Abstandsmessung nach dem LiDAR-Prinzip Light Detection And Ranging) ist eine der ältesten Anwendungen für Laser. Im Alltag sind vor allem die "Laserpistolen" bekannt, mit denen die Polizei Temposünder fängt. Für industrielle Anwendungen werden dagegen leistungsstärkere Komponenten benötigt.
LiDAR-Systeme arbeiten nach dem Prinzip der optischen Lichtlaufzeitmessung (ToF = Time of Flight): Dabei sendet eine Impulslaserdiode einen kurzen Lichtimpuls aus. Das emittierte Licht breitet sich so lange aus, bis es von einem Hindernis reflektiert wird und zur Quelle zurückkehrt. Dort wird der Impuls von einer Avalanche Photodiode detektiert. Aus dem Zeitraum, der zwischen dem Aussenden des Lichtimpulses und seiner Rückkehr vergangen ist, lässt sich der Abstand zwischen der Lichtquelle und dem Reflektierenden Hindernis berechnen.
Erste LiDAR-Anwendungen wurden bereits wenige Jahre nach der Erfindung des Lasers von der NASA eingesetzt. Massentauglich wurde die Technologie jedoch erst in den späten 1980er Jahren, als mit der Entwicklung der ersten Halbleiter-Pulslaserdioden (PLDs) kleine, effiziente Emitter verfügbar wurden.
Inzwischen wird die Laser-Abstandsmessung in den unterschiedlichsten Anwendungsbereichen eingesetzt:
Beim Transport großer, schwerer Güter müssen oft mehrere unabhängige Kräne als ein gemeinsames System arbeiten. Wichtig ist dabei, dass beide Kräne jederzeit absolut parallel zueinander laufen, damit die Last nicht ins Schwanken gerät. LiDAR-gestützte Systeme registrieren auch kleinste Abweichungen und passen die Laufgeschwindigkeiten der Kräne automatisch aneinander an.
Ein stetig wachsender Anwendungsbereich ist das autonome Fahren. Während in Fabrikhallen und Wohnzimmern bereits Transport- und Putzroboter mit LiDAR-basierter Navigation unterwegs sind, wird es noch einige Zeit dauern, bis sich die Technologie auch im Straßenverkehr durchsetzt. In diesen Anwendungen werden meist Pulslaserdioden (PLD) eingesetzt, die im NIR (Near Infrared Range) mit einer Wellenlänge von typisch 905 nm emittieren. Das hat zwar zur Folge, dass der Strahl selbst nicht sichtbar ist, vermeidet aber bei kleinen Pulsbreiten Schädigungen an den Augen. Je nach Anwendungsbereich liegen die optischen Leistungen zwischen einigen 10 Watt und mehreren kW .
Mit Laserstrahlen, die von Flugzeugen oder Satelliten ausgehen, lassen sich dreidimensionale Oberflächenprofile erstellen. Schon 1971 nutzte die NASA im Rahmen der Apollo 15-Mission einen blitzlampengepumpten Rubinlaser, um die Mondoberfläche zu vermessen.1 Vor kurzem ist es Archäologen mit Hilfe von LiDAR gelungen, unter der dichten Laubdecke des mittelamerikanischen Regenwalds die Überreste alter Maya-Bauten zu entdecken.