在现代感知技术中，激光雷达（LiDAR）如同机器的“眼睛”，通过发射和接收激光束来精准感知三维世界。而这双“眼睛”需要一层透明的“防护镜”来保护——这就是激光雷达窗口片（LiDARWindowCover）。它并非一块普通的玻璃，而是融合了材料科学、光学设计与精密工艺的高技术组件，其性能直接决定了激光雷达的感知精度、距离与整体可靠性。

（1550窗口片-威尼斯wns8885556原创图）

一、核心功能：不止于“保护”

激光雷达窗口片是封装在激光雷达传感器外部的一层光学平面或球面罩。它的核心功能包括：

1.物理防护：有效隔绝灰尘、水汽、油污甚至飞石的撞击，保护内部精密的激光发射器与接收器（如探测器、扫描镜）免受损坏。

2.环境密封：作为外壳的一部分，与结构件共同构成气密性密封系统，达到所需的防水防尘等级（如IP6K7/IP6K9K），确保雷达在雨、雪、沙尘等恶劣环境中长期稳定工作。

3.光学透射：其最核心的功能是允许特定波长的激光高效、低失真地穿过。任何对光束的阻挡、反射或畸变都会直接降低雷达的测距精度和点云质量。

（1550窗口片2-威尼斯wns8885556原创图）

二、主流材质：玻璃的较量

材质的选择直接决定了窗口片的性能天花板。目前业界主流均采用玻璃类材料，主要分为以下两种：

1.石英玻璃(FusedSilica)

特性：这是目前车规级和工业级应用绝对的主流与首选。由高纯度二氧化硅制成，具有极其优异的光学性能。

优点：

透光性极佳：在紫外到红外的宽光谱范围内都有很高的透过率，本体吸收率极低。

热稳定性好：热膨胀系数极低，能承受剧烈的温度变化（-60℃至+200℃以上）而不产生形变或破裂，抗热冲击能力强。

硬度高：莫氏硬度约为7，耐磨性良好，能有效抵御风沙洗刷。

应用：广泛应用于自动驾驶汽车、高端工业AGV、测绘激光雷达等对可靠性和光学性能要求极高的领域。

（蓝宝石台阶窗口片）

2.蓝宝石玻璃(SapphireGlass)

特性：并非天然宝石，而是人工合成的单晶α-氧化铝，是超高性能的代表。

优点：

硬度极高：其莫氏硬度高达9，抗刮擦能力无与伦比，仅次于钻石，几乎不可能被日常沙石划伤。

综合性能优异：兼具良好的透光性、极高的耐温性（熔点约2040℃）和出色的化学稳定性。

挑战：成本非常高昂，加工难度极大（需用钻石磨料进行切割和抛光），且密度较大（较重）。

应用：主要用于高端军事、航空航天、超精密测量等不计成本、追求极致耐久性和可靠性的极端应用场景。

（1550双面增透窗口片）

三、镀膜：点石成金的核心技术

无论是石英玻璃还是蓝宝石，其基材本身都无法满足激光雷达极高的光学要求。镀膜是提升其性能、实现应用的必备工艺。

增透膜(ARCoating)：最核心的涂层。通过真空镀膜技术（如电子束蒸发、磁控溅射）在基材表面沉积一层或多层光学薄膜，利用光的干涉相消原理，将特定激光波段的表面反射率降至0.5%以下，从而使整体透过率从约92%提升至99.5%以上，极大减少了信号衰减。

疏水/疏油膜(Hydrophobic/OleophobicCoating)：使水珠、油渍难以附着，接触角大，易于滚落，保持视窗清洁，显著减少雨天和水渍对激光信号的干扰。

其他功能膜层：如加热除雾膜（通过ITO等材料实现通电加热，防止结露）、抗静电膜（防止静电吸附灰尘）等，以满足特殊环境需求。

（真空镀膜工厂图）

四、关键性能参数指标

选择或评估一款激光雷达窗口片，需重点关注以下通用技术指标：

1.透过率(Transmittance)@特定波长：

定义：在激光雷达工作波长下，穿透窗口片的光能量与入射光能量的百分比。

要求：这是最重要的指标。镀有增透膜后，在目标波长（如905nm或1550nm）下通常要求>99%（石英玻璃），越高越好。

2.波段(Waveband)与反射率(Reflectance)：

波段：必须与激光雷达的激光波长严格匹配。主流为905nm和1550nm。

反射率：与透过率相对，在目标波长和入射角下需尽可能低（如<0.5%）。

3.面型精度(SurfaceFigure)&平行度(Parallelism)：

定义：窗口片表面的平整度和两面的平行程度。

要求：高精度窗口片要求面型误差在λ/4以下（λ为激光波长），以确保激光光束最小程度的畸变和偏折，保证点云质量。

4.硬度与耐磨性(Hardness&AbrasionResistance)：

测试：常用莫氏硬度来衡量。高硬度是保持长期光学性能的基础。

5.环境耐受性(EnvironmentalDurability)：

防水防尘：通常要求至少IP6K7等级。

耐温性与热冲击：需能在宽温度范围（如-40℃至+85℃）下工作，并通过严苛的冷热循环测试。

耐候性：抵抗紫外线照射、盐雾腐蚀等，防止性能衰退。

（车载激光雷达）

五、应用场景

几乎所有暴露在环境中的激光雷达都需要它：

自动驾驶汽车：安装在车顶、前保险杠或侧方，直面风雨、泥沙和紫外线。

高级辅助驾驶(ADAS)：集成于车身，需与造型完美融合。

工业AGV/AMR：在仓储、工厂中抵御粉尘和潜在碰撞。

测绘与遥感：机载、车载激光雷达系统，应对高空气流、温差变化。

激光雷达窗口片虽是一个简单的物理组件，却是保障激光雷达这颗“眼睛”清晰、可靠视物的关键。其背后是对材料、光学、镀膜工艺和环境工程的深刻理解与融合。随着智能驾驶时代的到来，这片“窗口”的技术演进，将继续为机器的精准感知保驾护航。