标题：激光红外夜视
应用背景
自2000年以来，数字化监控市场得到了飞速的发展，国内诞生了一批新兴的数字化监控产品生产企业，其中以数字化安防产品为代表的夜视技术应市场需求发展尤其迅速。
低照度CCD摄像机达不到夜视要求，使得监控系统一到晚上便马上“失明”，激光红外夜视系统的出现有效弥补了这一漏洞，成为夜间监视的佼佼者。
行业应用
夜视技术已成为当前监控技术的一个重要组成部分。多年来，在直视监控技术的基础上，夜视技术已得到迅速发展，而且已渗透到工业、农业、国防、公安、石油以及国民经济和生活的各个部门和领域。夜视技术在公安业务中的应用，已愈来愈引起人们的高度重视。在重要场所的监控、首脑人物的警卫、重要文物的保护、安全检查、交通管制、刑事侦察、消防工作、传送情报等业务工作中，都将其作为重要手段。
当然，还有些地方如深海、森林深处、无灯光的仓库、船舱、暗室等照度更低。对于一些不允许用灯光照明的特殊场所就得用夜视系统监控。其次，在地点上的随机性更是显而易见的。偷渡、走私在海上、海岸或边陲，盗窃电器物资在荒野，偷伐树木在林区。为防止不法分子的为非作歹，就必须进行监视。而这些地点由于地域广阔，不能安装照明设备，也只好利用夜视仪来帮忙了。 再次，在场合上有的是公开场合，也有的是秘密场合。为了能隐蔽监视，就不允许用照明设备。比如边防出入境、走私、偷渡、贩毒或其他重要机密部门的警卫暗哨，夜视系统是很好的帮手。
红外激光远距离夜视系统国外部分发达国家的技术较为成熟，可是由于设备外形笨重、价格昂贵（1千米远距离的设备在10万美金左右）等诸多因素的存在，加上我国的基本国情使得依靠进口来普及此类技术的可能性极小；安星公司联合业内高级专家研制的红外激光远距离夜视系统，有效的摆脱了成本和外形设计的技术难关，使红外激光夜视系统很快在边防、油田、公安、海防、水库大坝等领域得到推广和应用。
激光夜视仪其夜间监控距离可达到5000米。
用在公安部门海陆两地缉毒、缉私、警侦、追捕等方面，可以有效的在黑暗中监控不法分子的行踪，极大的降低办案追捕人员的人身安全威胁。
由于石油、工矿行业的工作现场和环境的特殊性，夜视系统的应用可以有效地解决空旷地的由于黑夜无法看清楚远距离的设备免遭不法分子破坏，有效地提高人员的使用量，增加了安全性。为石油、工矿行业的安全防范和保卫工作实现了黑暗中远距离监控的技术需求。外发生时指挥监控能及时了解黑暗里的人员及设备状况，据此做出有效的应急反应，可以有效比如：油井夜间监控，输油管道的防盗油，井下的防水系统、天然气系统的监视，以及在意的将损失控制为最小。
夜视仪在文物、金库及重要仓储、基地的应用
系统组成
激光夜视系统采用激光照明系统、可变焦镜头、超低照度宽广红外摄像机、全方位云台等设备，使用科学、先进的手段集合而成。主要特点是：
彩色转黑白： 采用设计，，配合激光红外照明系统，实现白天彩色晚上黑白的全天候实时监控。
激光光斑可调： 采用特殊激光电动镜头，可实时对激光光斑的照度角度和光强进行调整，实现了无盲区夜视。
监视距离远 ： 可达1500-2000米。
照度低： 可在没有包括星光的任何照明的黑暗环境下使用。
变焦范围大 焦距从10-500mm连续可变。
光轴稳定性好 采用了光轴微调系统，在全变焦过程中，画面没有跑偏
或跳动。
本系统被广泛应用在：边防、海防、海事、防汛、森林防火、城市环境检测、油田、海堤、公安、铁路火车机车等需要远距离夜视监控的场所。
红外夜视系统的选择最重要的问题是成套性，即红外灯与摄像机、镜头、防护罩、供电电源、恒温系统的成套性。在设计方案时对所有器材综合考虑设计，把它作为一个红外低照度夜视监控系统工程来考虑设计。在考虑成套性时，特别要注意以下几个问题。红外灯的选择红外灯的选择：人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。其中红光的波长范围为0.62～0.76μm；紫光的波长范围为0.38～0.46μm。比紫光波长更短的光叫紫外线，比红光波长更长的光叫红外线。 红外夜视，就是在夜视状态下，摄像机的红外作用部件会发出人们肉眼看不到的红外光线去照亮被拍摄的物体，没有红外滤光镜，不再阻挡红外线进入CCD，红外线经物体反射后进入镜头进行成像，这时我们所看到的是由红外线反射所成的影像，而不是可见光反射所成的影像，即此时可拍摄到黑暗环境下肉眼看不到的影像。因为普通彩色摄像机用CCD只能感应可见光,这就造成夜间所拍摄影像很不清晰或看不到图像。为了解决这个问题,许多生产红外夜视摄像机的公司采用“红外LED+感红外彩色CCD”的技术， 红外LED发光管品质一般，寿命只有2000-3000小时，摄像机只能使用不到一年就可能会产生故障，或因为单个红外LED发光管功率较小，导致夜视摄像机照射距离较短。红外灯的选择直接关系到整套系统夜间的效果，目前市场广泛使用的有LED红外灯、微阵列LED红外灯、卤素滤光型红外灯等。因以上几种红外灯在照射距离、功耗、效率等方面都存在一定局限性，从而不适用于远距离辽望监控。本系统采用国际成熟激光技术作为CCD照明辅助光源。激光这个词相信大家并不陌生，它的最初中文名叫做“镭射”、“莱塞”，是它的英文名称LASER的音译，是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词的头一个字母组成的缩写词。意思是“受激辐射的光放大”。 
什么叫做“受激辐射”？它基于伟大的科学家爱因斯坦在1916年提出了的一套全新的理论。这一理论是说在组成物质的原子中，有不同数量的粒子（电子）分布在不同的能级上，在高能级上的粒子受到某种光子的激发，会从高能级跳到（跃迁）到低能级上，这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光，而且在某种状态下，能出现一个弱光激发出一个强光的现象。这就叫做“受激辐射的光放大”，简称激光。
一个科学的理论从提出到实现，往往要经过一段艰难的道路。爱因斯坦提出的这个理论也是如此。它很长一段时间被搁置在抽屉里无人问津。
1950年，波尔多一所中学的教师阿尔弗雷德?卡斯特勒同让?布罗塞尔发明了“光泵激”技术。这一发明后来被用来发射激光，并使他在1966年获得了诺贝尔物理学奖。 
激光器的发明实际上提出了更多的问题。它必须使反射谐振器适应极短的波长。1951年，美国哥伦比亚大学的一位教授查尔斯?汤斯（Townes）对微波的放大进行了研究，经过三年的努力，他成功地制造出了世界上第一个“微波激射器”，即“受激辐射的微波放大”的理论。汤斯在这项研究中花费了大量的资金，因此他的这项成果被人们起了个绰号叫做“钱泵”，说他的这项研究花了很多的钱。后来汤斯教授和他的学生阿瑟?肖洛（Schawlow，诺贝尔物理奖的获得者）想，既然我们已经成功地研究了微波的放大，就有可能把微波放大的技术应用于光波。1958年，汤斯和肖洛在《物理评论》杂志上发表了他们的“发明”——关于“受激辐射的光放大”（即LASER）的论文。但是在实际中建造激光器还有许多困难，人们对激光的性质和作用都还没有清楚的认识。于是汤斯教授和肖洛并没有在此基础上继续进行研究和实验，结果这项研究的成果被第三者利用了。这位第三者的名字叫西奥多?梅曼（Maiman）。 
梅曼是美国加利福尼亚州休斯航空公司实验室的研究员。在梅曼开始建造他的红宝石激光器之前，有人断言红宝石绝不是制造激光的好材料，而肖洛也支持这种观点。这使得很多人中止了用红宝石来制造激光的尝试，但梅曼却怀疑这个说法。为此，他花了一年的时间专门测量和研究红宝石的性质，终于发现上述论断所依据的基础是错误的，而红宝石确是制造激光器的好材料。从此他着手建造那个世界上第一台激光器。他的准备工作十分地详细完备，1960年7月，梅曼在加利福尼亚的休斯空军试验室进行了人造激光的第一次试验，当按钮按下时，第一束人造激光就产生了。这束仅持续了3亿分之一秒的红色激光标志着人类文明史上一个新时刻的来临。 
这样，世界上第一台激光器——红宝石激光器--诞生了。它是一种固体激光器，它的激励系统是一支能突然爆发出强光的螺旋形闪光管，激光物质是一个插在螺旋管中间的4厘米长的圆柱形宝石棒，这种红宝石的主要成份是混有铬离子的氧化铝。在红宝石棒上缠有闪光玻璃管以便让晶体受光线照耀红宝石，经闪光管发出的光照射后，发出激光，通过光学谐振腔的加强和调节后，便射出一强有力的激光。 
在梅曼成功之后不久，氦氖激光器也试验成功。这一系列的成功使实力雄厚的贝尔实验室也投入到激光器的研究之中，而其资金和人力资源又迅速推动着研究工作的进展。 
自从1960年以来，激光家族有着迅猛的增长。现在有各种不同形状不同大小的各种各样的激光器，可以产生出不同功率、不同波长的激光。这些激光的范围包含从红外到紫外以至X射线的所有区域。 
激光刚刚诞生不久就被人们称为“解决问题的工具”。科学家们一开始就意识到激光这种奇特的东西，将会像电力一样注定要成为这个时代最重要的技术因素。迄今为止，仅仅二十多年的初步应用，激光已经对我们的生活方式产生了重大影响。激光通信使我们在地球的每一个角落里都能准确迅速地进行信息交流；激光唱盘可以使我们渴望亲耳聆听世界名曲的现场演奏几近成真，激光应用以CCD照明更是填补了电子系统的夜间失明。总之，激光正实现着几年前还令人难以置信的技术奇迹。从工业生产到摄像机照明成像，从电讯通信到战争机器，科学和技术正运用激光来解决一个又一个的难题。 
激光应用摄像机成像的基础在于它的特性。激光单色性好，又可在一个狭小的方向内有集中的高能量，因此利用聚焦后的激光束可以对各种材料进行打孔。这是令人惊奇的。红宝石激光器中输出脉冲的总能量煮不熟一个鸡蛋，但却能在3毫米的钢板上钻出一个孔。为什么激光这么神奇呢？关键不是光的能量，而在于其功率。激光的功率是很高的，这也是它多方面被应用的基础。 
很久以来，人们对光就进行了各种各样的研究。光到底是什么东西呢？这个问题困扰了许多有才智之士。古希腊哲学家们认为光是高速运动的粒子流。凡是发光的物体，例如太阳，都能发出这样的粒子流。当这些微小的粒子流接触到眼睛上时，就引起了人们对光的感觉。 
对于光的研究在以后很长的年代里没有进展，直到伟大的科学家牛顿，才开创了一个光学研究的新世纪。牛顿在他的工作室里，用三棱镜把白光分解为从红到紫的七种色光。这是人类第一次看到光的奥妙。白光并不是单一的，而是几种不同色光的复合。进一步的研究使牛顿提出著名的光微粒说：光是由极小的高速运动微粒组成的；不同色光有不同的微粒，其中紫光微粒的质量最大，红光微粒的质量最小。利用这种学说牛顿解释了光的折射、反射和上面描述的色散现象。 
微粒说合乎人们的日常直观心理要求。由于光是直线行进的，人们很容易相信光是粒子流。而且由于牛顿的巨大声望，微粒说一时独领风骚。但在牛顿的同时代人中亦有人大力批驳微粒说，荷兰人惠更斯(1629——1695)于1678年提出波动理论来解释光的本性。他认为光的微粒理论无法解释光线可以相互交叉通过而互不影响，但这却是波的基本性质。利用光的波动理论也很容易解释光的反射与折射现象。那么，到底光是波还是粒子呢? 
到十九世纪初期，发现了光的干涉、绕射和偏振现象，这些行为只适合于光的波动理论解释。同时，若根据微粒理论，光在水中的传播速度要大于光在空气中的传播速度，而根据波动理论计算的结果则正好相反。在牛顿和惠更斯时期，人们还无法精确测量光速，因此无法用实验判定两理论的正误。但到了十九世纪，科技水平和实验技巧都大大发展，因此在1862年福科测得了光在水中的传播速度，证实了其小于光在空气中的传播速度。这时光的微粒说基本上是彻底被放弃了。到1863年麦克斯韦发表著名的电磁理论，揭示了光波其实是电磁波的一种，这时波动理论的最后的一个难题——传播媒质问题也被解决了。按照传统的机械波理论，光振动是在弹性媒质中的一种机械振动。由于光速极大，人们不得不臆造一种弹性极大但密度极小的媒质“以太”，作为光传播的媒质而散布在宇宙空间。可是，任何实验都测不到以太的存在，而假定它的存在却引起了许多麻烦。从而，“以太”成了波动理论之一大难题，是欲弃之而不能的“鸡肋”。但麦克斯韦的理论告诉我们，电磁波的传播不需要媒质。变化的电场产生变化的磁场，变化的磁场产生变化的电场。这样，变化电磁场的交替产生就构成了电磁波由近及远的传播。因此，如果我们把光视为一种电磁波，则“以太”难题就迎刃而解了，因为根本就不需要它，丢掉这块“鸡肋”一切就解决了。 
麦克斯韦理论完美地解释了当时已知的所有光学现象。但从十九世纪末起，却发现了一系列令人困惑的新的实验结果。这些结果共同的特点是，他们无法用麦克斯韦理论来解释。其中最典型的是光电效应实验。 
光电效应是由赫兹（H.R.Hertz，1857一1894）在1887年发现的。研究光电效应的装置是在一个抽成高真空的玻璃小球内，内表面上涂有感光层(阴极K)，阳极A可做成直线状或圆环形。当单色光通过石英窗口照射到阴极K上时，有电子从阴极逸出，这种电子叫作光电子。如果在A、K两端加上电势差U，则光电子在加速电场的作用下飞向阳极，形成回路中的光电流。光电流的强弱由电流计读出。像这种金属受到光的照射而放出电子的现象就称为光电效应。 
光电效应实验使传统的光学理论受到严峻考验。伟大的爱因斯坦于1905年提出光量子说来解释该实验。想法是革命性的，即认为光是一束束以光速运动的粒子流，每一个光粒子都携带着一份能量。光量子说受到普朗克量子说的很大影响。普朗克在解释黑体辐射问题时认为光在发射和吸收过程中具有粒子性。爱因斯坦则进一步认为光在传播过程中也具有粒子性。 
光一方面具有波动的性质，如干涉、偏振等；另一方面又具有粒子的性质，如光电效应等。这两方面的综合说明光不是单纯的波，也不是单纯的粒子，而是具有波粒二象性的物质。这是认识上的不断加深而得到的结论。应该注意这也还不是最后的答案。对于光的本性，虽然经过这么多年的探索，我们所知道的也的确是太少了。光到底是什么?是在某一时刻表现为粒子，而在另一时刻表现为波?还是完全不同于我们现在所知的某种物质?这些问题也是当今的科学家们在苦苦思索的问题。
直到二十世纪初，人们才在实验的基础上揭开了原子结构的奥秘。原子结构像是一个小小的太阳系，中间是原子核，电子围绕原子核不停地旋转，同时也不停地自转。原子核集中了原子的绝大部分质量，但却只占有很小的空间。原子核带正电，电子带负电，一般原子核与电子所携带的正负电荷数量相等，因此对外呈中性。电子绕核旋转具有一定的动能，同时负电荷的电子与正电荷的原子核之间存在着一定的位能。所有电子的动能与位能之和就是整个原子的能量，称为原子的内能。 
这种原子模型是1911年由英国科学家卢瑟福提出的。紧接着，1913年，丹麦物理学家玻尔提出了原子只能处于由不连续能级表征的一系列状态——定态上，这与宏观世界中的情况大不相同。人造卫星绕地球旋转时，可以位于任意的轨道上，也就是说可具有任意的连续变化的能量。而电子在绕核运动时，却只能处于某些特定的轨道上。从而原子的内能不能连续的改变，而是一级一级分开的，这样的级就称为原子的能级。 
不同的原子具有不同的能级结构。一个原子中最低的能级称为基态，其余的称为高能态，或激发态。原子从高能态E2过渡到低能态E1时，会向外发射某个频率为ν的辐射，满足普朗克公式： 
hv = E1 - E2 
式中h为普朗克常数。反之，该原子吸收频率为ν的辐射时，就会从低能态E1过渡到高能态E2。 
爱因斯坦在玻尔工作的基础上于1916年发表《关于辐射的量子理论》。文章提出了激光辐射理论，而这正是激光理论的核心基础。因此爱因斯坦被认为是激光理论之父。在这篇论文中，爱因斯坦区分了三种过程：受激吸收、自发辐射、受激辐射。前两个概念是已为人所知的。受激吸收就是处于低能态的原子吸收外界辐射而跃迁到高能态；自发辐射是指高能态的原子自发地辐射出光子并迁移至低能态。这种辐射的特点是每一个原子的跃迁是自发的、独立进行的，其过程全无外界的影响，彼此之间也没有关系。因此它们发出的光子的状态是各不相同的。这样的光相干性差，方向散乱，而受激辐射则相反。它是指处于高能级的原子在光子的“刺激”或者“感应”下，跃迁到低能级，并辐射出一个和入射光子同样频率的光子。这好比清晨公鸡打鸣，一个公鸡叫起来，其他的公鸡受到“刺激”也会发出同样的声音。受激辐射的最大特点是由受激辐射产生的光子与引起受激辐射的原来的光子具有完全相同的状态。它们具有相同的频率，相同的方向，完全无法区分出两者的差异。这样，通过一次受激辐射，一个光子变为两个相同的光子。这意味着光被加强了，或者说光被放大了。这正是产生激光的基本过程。 
爱因斯坦的理论在当初只是为了解决黑体辐射问题而提出的假设。但是几十年后却成了打开激光宝库的金钥匙。 
那么，激光是怎样产生的？在一个原子体系中，总有些原子处于高能级，有些处于低能级。而自发辐射产生的光子既可以去刺激高能级的原子使它产生受激辐射，也可能被低能级的原子吸收而造成受激吸收。因此，在光和原子体系的相互作用中，自发辐射、受激辐射和受激吸收总是同时存在的。 
如果想获得越来越强的光，也就是说产生越来越多的光子，就必须要使受激辐射产生的光子多于受激吸收所吸收的光子。怎样才能做到这一点呢？我们知道，光子对于高低能级的光子是一视同仁的。在光子作用下，高能级原子产生受激辐射的机会和低能级的原子产生受激吸收的机会是相同的。这样，是否能得到光的放大就取决于高、低能级的原子数量之比。若位于高能级的原子远远多于位于低能级的原子，我们就得到被高度放大的光。但是，在通常热平衡的原子体系中，原子数目按能级的分布服从玻尔兹曼分布率。因此，位于高能级的原子数总是少于低能级的原子数。在这种情况下，为了得到光的放大，必须到非热平衡的体系中去寻找。 
所谓非热平衡体系，是指热运动并没有达到平衡、整个体系不存在一个恒定温度的原子体系。这种体系的原子数目按能级的分布不服从玻尔兹曼分布率，位于高能级上的原子数目有可能大于位于低能级上的原子数目。这种状态称为“粒子数反转”。如何才能达到粒子数反转状态呢?这需要利用激活媒质。所谓激活媒质(也称为放大媒质或放大介质），就是可以使某两个能级间呈现粒子数反转的物质。它可以是气体，也可以是固体或液体。用二能级的系统来做激活媒质实现粒子数反转是不可能的。要想获得粒子数反转，必须使用多能级系统。 
在现代的激光器中，第一台激光器红宝石激光器是三能级系统，也有一些激光器采用了四能级系统，如钕玻璃激光器。 
激光器的种类很多，但其制造原理基本相同。大多由激励系统、激光物质和光学谐振腔三部分组成。激励系统就是产生光能、电能或化学能的装置。目前使用的激励手段，主要有光照、通电或化学反应等。激光物质是能够产生激光的物质，如红宝石、铍玻璃、氖气、半导体、有机染料等。光学谐振控的作用，是用来加强输出激光的亮度，调节和选定激光的波长和方向等。 
激光在英文中是Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，意思是受激辐射的光放大。可见，受激辐射是产生激光的首要条件，也是必要条件，但还不是充分条件。 
如果让这些受激光子一个一个地发射出来，是不能形成强大的能量的。一般的，电子被激发到高能级后，在高能级上停留的时间是短暂的。而有些物质的电子处于第二能级E2的时间较长，仅次于基态能级E1。这个能级就叫做亚稳能级。要形成激光，工作物质必须具有亚稳态能级。这是产生激光的第二个条件。 
外来的光子能激发出光子，产生受激辐射，但也可能被低能级所吸收。在激光工作物质中，受激辐射和受激吸收这两个过程都同时存在。在常温下，吸收多于发射。选择适当的物质，使其在亚能级上的电子比低能级上的电子还多，即形成粒子数反转，使受激发射多于吸收。这是产生激光的第三个条件。 
激光器中开始产生的光子是自发辐射产生的，其频率和方向杂乱无章。要使频率单纯，方向集中，就必须有一个振荡腔。这是产生激光的第四个条件。通信所用的半导体激光器就是利用半导体前后两个端面与空气之间的折射率不同，形成反射镜而组成振荡腔的。 
这些晶体和谐振腔都会使光子产生损耗。只有使光子在腔中振荡一次产生的光子数比损耗掉的光子多得多时，才能有放大作用，这是产生激光的第五个条件。 
可以有两种方法对激光器进行分类。一种是从激活媒质的物质状态面分类。这样可分为气体、液体、固体和半导体激光器。各类激光器各有特色。气体激光器的单色性强，如氦—氖激光器的单色性比普通光源要高1亿倍，而且气体激光器工作物质种类繁多，因此可产生许多不同频率的激光。但是，由于气体密度低，激光输出功率相应较小；固体激光器则正好相反，能量高，输出功率大，但工作物质种类较少，而且单色性差；液体激光器的最大特点是激光的波长可以在一定范围内连续变换。这种激光器特别适合于对激光波长有着严格要求的场合；半导体激光器的特点则是体积小，重量轻，安装和使用比较方便，并且自身的热量也不是很大。
另一种分类方式是按激活媒质的粒子结构来分类，可以分为原子、离子、分子和自由电子激光器。氦——氖激光器产生的激光是由氖原子发射的，红宝石激光器产生的激光则是由铬离子发射的。另外还有二氧化碳分子激光器，它的频率可以连续变化。而且可以覆盖很宽的频率范围。 
经过我们多年实验与研究发现：半导体激光器最适合应用以摄像机成像。半导体激光器即为激光二极管，记作LD。它是前苏联科学家H.Γ.巴索夫于1960年发明的。半导体激光器的结构通常由P层、N层和形成双异质结的有源层构成。 
半导体激光器的发光是利用光的受激辐射原理。处于粒子数反转分布状态的大多数电子在受到外来入射光子激励时，会同步发射光子，受激辐射的光子和入射光子不仅波长相同，而且相位、方向也相同。这样由弱的入射光激励而得到了强的发射光，起到了光放大作用。 
但是仅仅有光放大功能还不能形成光振荡。正如电子电路中的振荡器那样，只有放大功能不能产生电振荡，还必须设计正反馈电路，使电路中所损失的功率由放大的功率得以补偿。同样，在激光器中也是借用电子电路的反馈概念，把放大了的光反馈一部分回来进一步放大，产生振荡，发出激光。这种用于实现光的放大反馈的仪器称为光学谐振腔。 
半导体激光器的优点：尺寸小，耦合效率高，响应速度快，波长和尺寸与光纤或激光透镜尺寸适配，可直接调制。
另外激光的单色性很好，我们知道，普通的白光有七种颜色，频率范围很宽。频率范围宽的光波在传播中传输会引起很大的噪声，使光照距离很短，图像质量比较差。而激光是一种单色光，频率范围极窄，发散角很小，只有几毫弧，激光束几乎就是一条直线。氦氖激光的谱线宽度，只有10-8nm，颜色非常纯。这种光波在传播中传输产生的噪声很小，这就可以增加光照距离，并且CCD图像也非常纯正，有效保障了图像质量。
激光灯的相干性高 ，一个几十瓦的电灯泡，只能用作普通照明。如果把它的能量集中到1m直径的小球内，就可以得到很高的光功率密度，用这个能量能把钢板打穿。然而，普通光源的光是向四面八方发射的，光能无法高度集中。普通光源上不同点发出的光在不同方向上、不同时间里都是杂乱无章的，经过透镜后也不可能会聚在一点上。激光与普通光相比则大不相同。因为它的频率很单纯，从激光器发出的光就可以步调一致地向同一方向传播，可以用透镜把它们会聚到一点上，把能量高度集中起来，送至激光透镜，这就叫相干性高。所以激光可以有效的保障CCD的夜间成像距离。
再者激光灯的方向性强 ，激光的方向性比现在所有的其他光源都好得多，它几乎是一束平行线。如果把激光发射到月球上去，历经38.4万公里的路程后，也只有一个直径为2km左右的光斑。如果用的是探照灯，则绝大部分光早就在中途“开小差”了。 普通光源总是向四面八方发散的，这作为日常照明来说是必要的。但要把这种光集中到一点，则绝大多数能量都会被浪费掉，效率很低。半导体激光器发出的光绝大部分都很集中，很容易通过激光透镜进行CCD照明成像。镜头镜头是夜间监视的又一个最主要的组成部分，好比人的眼睛。人眼之所以能看到宇宙万物，是由于凭眼球水晶体能在视网膜上结成影像的缘故；摄像机所以能摄影成像，也主要是靠镜头将被摄体结成影像投在摄像管或固体摄像器件的成像面上。因此说，镜头就是摄像机的眼睛。电视画面的清晰程度和影像层次是否丰富等表现能力，受光学镜头的内在质量所制约。当今市场上常见的各种摄像机的镜头都是加膜镜头。加膜就是在镜头表面涂上一层带色彩的薄膜，用以消减镜片与镜片之间所产生的色散现象，还能减少逆光拍摄时所产生的眩光，保护光线顺利通过镜头，提高镜头透光的能力，使摄像机的画面更清晰。因为普通镜头所渡的膜主要是滤红外光，而我们夜视产品所需的镜头正是需要在红外光部份有更高的透过率，并且要排除白天所有杂散光。如此便产生了一个矛盾，因为激光夜视摄像产品客户在白天也要求有很高的成像效果，并且又得保障晚上激光红外光的高透过率。安星AIthink公司针对此问题研发出了系列日夜两用摄像机来配合安星夜视专用镜头。因为可见光和红外光的聚集面的不同，导致生成的图像模糊；系统采用的多层镀膜红外校正镜头，可以更有效的抑制逆光时产生的重影及乱反射产生的耀斑，校正了可见光和红外光之间的偏差，使白天和晚上图像一样清晰。
实现白天彩色晚上黑白的全天候实时监控，并且该系统镜头采用宽光谱镀膜，光谱范围从400∽850nm，而且是双峰值镀膜，除保证镜头在可见光范围的高透过率外，在红外部分也有高透过率。在使用红外照明时，启动长波通短波截至滤光片，大大提高图像的清晰度。
焦距是焦点距离的简称。例如，把放大镜的一面对着太阳，另一面对着纸片，上下移动到一定的距离时，纸片上就会聚成一个很亮的光点，而且一会儿就能把纸片烧焦成小孔，故称之为“焦点”。从透镜中心到纸片的距离，就是透镜的焦点距离。对摄像机来说，焦距相当于从镜头“中心”到摄像管或固体摄像器件成像面的距离。焦距是标志着光学镜头性能的重要数据之一，因为镜头拍摄影像的大小是受焦距控制的。如，在对同一距离的同一目标监视时，镜头的焦距越长，镜头的水平视角越窄，拍摄到景物的范围也就越小；镜头的焦距越短，镜头的水平视角越宽，拍摄到的景物范围也就越大。目前市场上小焦距值的镜头比较多，技术也相对比较成熟。但在远距离监控项目中使用的镜头却是掘指可数，一方面长焦距镜头所要求的技术难度较大，并且成本较高。另外长焦距镜头的使用领域也较窄，并且数量很少。所以国外的很多大的厂商都不愿做这方面的投资，而国内的厂商又因为技术难度太大，基本生产不了，或是生产出来的镜头质量都不是很理想。如：光轴跑偏或跳动、光学分辨率较低、视场角窄、通光口径小、还有就是驱动的电机及整体质量的把控上相比较都不是很成熟。在选择镜头时我们都应该按上述的充分了解和综合比较。
视场角是指摄像机镜头能涵盖多大范围的景物，通常以角度来表示，这个角度就叫镜头的视角。被监视的对象透过镜头在焦点平面上结成可见影像所包括的面积，是镜头的视场。但是在客户不了解视场角的情况下选择镜头有可能就会用不了，装上摄像后成像困难或是镜头在最短焦时所出来的图像有黑边。所以，在选择摄像机的镜头时，镜头成像尺寸必须与摄像机像面的最佳尺寸一致。视场解的规格与摄像机的成像距离又有很大的关系。并且1/3像面的镜头在生产上有一定的技术难度。所以市场上基本以1/2的居多。同等焦距值时1/3像面的镜头较1/2的监视距离要远得多。但成像分辨率区别并不大。安星AIthink公司所生产的系统镜头在确保了白天和晚上都能使用1/2英寸的低照度宽广红外夜视摄像机。
制造镜头离不开光学玻璃，光学玻璃本身有些性能参数，这些参数的不同确定方法对最终的镜头（或其它光学仪器的）性能也会有一定影响的。目前前国际确定光学玻璃参数的“取值”标准基本是一样的。镜头的分辨率越高摄像机的成像效果也就越好，光透过量也就越大。描述镜头成像质量的内在指标是镜头的光学传递函数与畸变，但对用户而言，需要了解的仅仅是镜头的空间分辨率，以每毫米能够分辨的黑白条纹数为计量单位，计算公式为：镜头分辨率N=180/画幅格式的高度。由于摄像机CCD靶面大小已经标准化，如1/2英寸摄像机，其靶面为6.4mm*4.8mm，1/3英寸摄像机为4.8mm*3.6mm。因此对1/2英寸格式的CCD靶面，镜头的最低分辨率应为38对线/mm，对1/3英寸格式摄像机，镜头的分辨率应大于50对线，摄像机的靶面越小，对镜头的分辨率越高。
镜头有手动光圈（manual iris）和自动光圈（auto iris）之分，配合摄像机使用，手动光圈镜头适合于亮度不变的应用场合，自动光圈镜头因亮度变更时其光圈亦作自动调整，故适用亮度变化的场合。自动光圈镜头有两类：一类是将一个视频信号及电源从摄像机输送到透镜来控制镜头上的光圈，称为视频输入型，另一类则利用摄像机上的直流电压来直接控制光圈，称为DC输入型。自动光圈镜头上的ALC（自动镜头控制）调整用于设定测光系统，可以整个画面的平均亮度，也可以画面中最亮部分（峰值）来设定基准信号强度，供给自动光圈调整使用。一般而言，ALC已在出厂时经过设定，可不作调整，但是对于拍摄景物中包含有一个亮度极高的目标时，明亮目标物之影像可能会造成“白电平削波”现象，而使得全部屏幕变成白色，此时可以调节ALC来变换画面。另外，自动光圈镜头装有光圈环，转动光圈环时，通过镜头的光通量会发生变化，光通量即光圈，一般用F表示，其取值为镜头焦距与镜头通光口径之比，即：F=f（焦距）/D（镜头实际有效口径），F值越小，则光圈越大。采用自动光圈镜头，对于下列应用情况是理想的选择，在诸如太阳光直射等非常亮的情况下，用自动光圈镜头可有较宽的动态范围。要求在整个视野有良好的聚焦时，用自动光圈镜头有比固定光圈镜头更大的景深。 要求在亮光上因光信号导致的模糊最小时，应使用自动光圈镜头。
摄像机镜头是红外夜视监控系统的关键设备，它的质量（指标）优劣直接影响到整套系统的成像效果，因此，镜头选择是否恰当即关系到系统质量，又关系到工程造价。普通的光学镜头，红外对应镜头对红外光成像，夜间监控时LED灯作用物体反射回镜头的红外光不能有效聚焦到CCD靶面上，红外夜视效果就会大打折扣。
选择镜头时应注意以下几点： 
1：镜头的成像尺寸 应与摄像机CCD靶面尺寸一致；
2：镜头的分辨率 
3：镜头焦距与视野角度（根据摄像机被监控目标的距离选择镜头的焦距，镜头焦距F确定后则由摄像机靶面决定视野）
4：光圈或通光口径比。摄像机DSP这个名词在CCTV工业中越来越被广泛使用。DSP（Digital Signal Processing）是数字信号处理的缩写。DSP芯片提高了摄像机的视频处理及操作性能 。DSP技术不仅使摄像机在性能上获得优势，同时也使生产商节省了零件及装配时间，从而降低了成本。DSP摄像机可分为两类：
1、智能型DSP摄像机：此类摄像机提高图像效果的同时具有智能特色。典型的智能摄像机 具有以下几种特点：可编程的背景光补偿、视频动态检测、通过串行数据接口可进行遥控、 内置字符发生器、屏幕菜单。
2、普通型DSP摄像机：这类低水平的DSP摄像机不具备与DSP技术相关的任何智能特色，仅仅是出于降低成本的考虑。在选择 DSP 摄像机时，建议您仔细阅读其性能参数。
C与CS接口的区别在于镜头与摄像机接触面至镜头焦平面（摄像机 CCD光电感应器应处的位置）的距离不同，C型接口此距离为17.5mm., CS型接口此距离为12.5mm.。 C型镜头与C型摄像机，CS型镜头与CS型摄像机可以配合使用。C型镜头与CS型摄像机之间增加一个 5mm的C/CS转接环可以配合使用。CS型镜头与C型摄像机无法配合使用。为了降低成本，一些公司采用水平解析度只有420线的软件增强型的DSP数字图像处理芯片，这种芯片白天图像效果接近480线的DSP数字图像处理芯片，夜间配合红外灯监控效果会产生比较多的噪点，直接影响图像黑白清晰度。1/4 CCD 不能用于15米以上有效距离的红外夜视摄像机，因为1/4 CCD光通量只有1/3 CCD 的50%，CCD尺寸大,接受的光通量大,CCD尺寸小,接受的光通量少，1/4 CCD不能有效捕捉红外光。 夜视摄像机要求不加红外灯时CCD的最低照度≤0.02LUX，而有些摄像机制造商或销售商虚报最低照度，夜视有效距离大大降低。摄像机/CCD的选择在此要提的几点是水平分辨率及最小照度（也称灵敏度）照度的单位是勒克斯（LUX），数值越小，表示需要的光线越少，摄像头也越灵敏。月光级和星光级等增感度摄像机可工作在很暗的条件下，但有些反光系数小地方还是达不到要求，如沙漠，绿地，林区等。
目前微光夜视摄像机（ICCD）是由高性能像增强器和CCIR制式的黑白CCD通过纤维面板和光锥直接藕合而成。与间接（光学透镜组）耦合相比，它具有光信息量衰减小，几何畸变小、体积小等特点。主要运用于远距离微光电视系统、夜间监控观察系统、、X光成像系统等系统中，在军队、武警、公安、安全、边防、海关、油田、航海、环境检测等领域有广泛的应用。
防护罩
防护罩对红外灯的效果也有影响，红外光在传输过程中，通过不同介质，透射率和反射率也不同。不同的视窗玻璃，，特别是自动除霜镀膜玻璃，对红外光的衰减也不同。因远距离夜视系统的运用场合都比较特殊，所以对护罩的产品质量及防护要求都比较高。在选择的护罩时安星都应综合考虑。
生产工艺
生产工艺粗糙和技术缺陷，如激光灯不能和镜头以及其它部件有效配合，夜间监控图像产生光晕或光斑；激光灯电路部分设计不合理，没有恒流，延时启动和保护电路，安装后短时间造成激光器烧毁或工作时功率随气温变化，国内一些相对专业的激光夜视设备生产厂家就出现过这样的问题。另外就是设计的合理性及实用美观性，不能因为成本而影响了质量！
厂商经验
厂商经验在整套系统中应为最重要的一部份，因夜视系统非普通民用监控，如没有一定的经验做为基础即使有再好的产品都达不到客户理想的效果，有经验的厂商在产品设计时能够考虑整套系统的实际运用及即时处理现场的一些特殊问题。反之，没有经验的厂商会因成本而选购一些质量较差配件，如此将会影响到系统的实际运用及使用寿命，会给客户带来很大的麻烦。