閱讀 | 訂閱
閱讀 | 訂閱
汽車制造

簡述激光雷達(dá)Lidar里面的激光

星之球科技 來源:電子發(fā)燒友網(wǎng)2021-06-30 我要評論(0 )   

雷達(dá)作為車輛避障的重要手段,現(xiàn)在已經(jīng)從最初僅有超聲波雷達(dá)發(fā)展到超聲波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)互補(bǔ)共存的階段,激光雷達(dá)以其分辨率高的優(yōu)勢,迎來快速增長的時期...

雷達(dá)作為車輛避障的重要手段,現(xiàn)在已經(jīng)從最初僅有超聲波雷達(dá)發(fā)展到超聲波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)互補(bǔ)共存的階段,激光雷達(dá)以其分辨率高的優(yōu)勢,迎來快速增長的時期,無人駕駛技術(shù)已是大勢所趨,車載的激光雷達(dá)近幾年出現(xiàn)爆發(fā)式增長的局面。

目前車載激光雷達(dá)的光源跟掃地機(jī)中的激光雷達(dá)一樣, 大多采用905 nm的激光器,存在人眼安全問題, 特別是在工作距離達(dá)到150 m以上,905 nm的激光器的光功率超過了人眼安全的閾值時,必須采用人眼安全波段的激光器,1550 nm就是人眼安全波段的典型代表,在同樣的光斑大小和脈寬條件下,1550 nm激光的最大允許曝光量和最大允許峰值光功率值均比905 nm激光高出幾個數(shù)量級。

2、介紹一下幾種常見的雷達(dá)激光器

2.1 EEL激光器

用于激光雷達(dá)的邊發(fā)射激光器,最常用的是InGaAs/GaAs應(yīng)變量子阱脈沖激光二極管(PLD, Pulsed laser diode),波長以905 nm最為流行。

相較于1550 nm波長,905 nm的主要優(yōu)點(diǎn)是硅在該波長處吸收光子,而硅基光電探測器通常比探測1550 nm光所需的銦鎵砷(InGaAs)近紅外探測器更加成熟,從成本和整體成熟度方面來講是大批量應(yīng)用的必然選擇,性價比更高。

因此,為了實現(xiàn)遠(yuǎn)距離的測距,首先選擇905 nm脈沖激光二極管,再使激光脈沖的峰值功率盡可能大。同時對于高精度的激光雷達(dá)方案,激光脈沖的寬度和上升沿質(zhì)量對后續(xù)時間間隔的精確測量具有重要意義。905 nm脈沖激光二極管常見于掃描式激光雷達(dá),包括機(jī)械旋轉(zhuǎn)式和MEMS固態(tài)激光雷達(dá)。

905 nm 脈沖激光二極管在測距領(lǐng)域已廣泛應(yīng)用很多年,技術(shù)也是突飛猛進(jìn)。激光器芯片的發(fā)射單元結(jié)構(gòu)已由單層發(fā)展到兩疊層或三疊層甚至四疊層。

隨著激光雷達(dá)對905 nm 脈沖激光二極管輸出功率及光學(xué)點(diǎn)陣云要求的提高,激光雷達(dá)所需的芯片結(jié)構(gòu)也由單通道發(fā)展到4通道,甚至6通道或8通道。這樣,905 nm 激光器的峰值功率隨之顯著增加,由單通道結(jié)構(gòu)約75 W提高到多通道結(jié)構(gòu)400 W甚至近千瓦。

常見的905 nm PLD的封裝結(jié)構(gòu)是TO、蝶式、尾纖以及更好的散熱基座上直接安裝芯片等。德國歐司朗(Osram)公司是全球905 nm PLD主要的生產(chǎn)商,封裝結(jié)構(gòu)涉及到塑料TO-can、金屬TO-can,以及陶瓷基座上直接封裝芯片,峰值功率75 W到400 W不等, 單個通道電流40 A,峰值光功率最高達(dá)125 W,能效高達(dá)33%。

而四通道的芯片具有四個發(fā)射區(qū),光功率高達(dá)480W,使得激光的探測范圍要遠(yuǎn)得多。

日本濱松光子公司也發(fā)布了4通道905 nm脈沖激光二極管,典型的基座上直接封裝芯片的結(jié)構(gòu),可以滿足車規(guī)級的使用要求。

此外,還有Excelitas Technologies、Laser Components、OSI LaserDiode Inc.、Wavespectrum Laser Group、瑞波光電等。

激光雷達(dá)廠商在使用多通道高峰值功率PLD時,需要解決納秒級大電流驅(qū)動電源及光學(xué)準(zhǔn)直兩個技術(shù)難題,西安炬光科技推出了集成了8通道PLD,如圖3所示,高速驅(qū)動,光學(xué)整形的一體化雷達(dá)光源模塊,該模塊產(chǎn)品可實現(xiàn)900W峰值功率輸出,0.1x 25 °的準(zhǔn)直光斑輸出。

這樣的高度集成光源模塊為激光雷達(dá)廠商解決了光源使用中的技術(shù)難題,降低了使用高功率PLD光源的技術(shù)門檻,是遠(yuǎn)距離車載激光雷達(dá)產(chǎn)品的優(yōu)選光源。

垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)

VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)是一種垂直表面出光的新型激光器,其制造工藝與邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器相兼容,且大規(guī)模制造的成本很低。另一方面,VCSEL的生長結(jié)構(gòu)更易于芯片級的二維VCSEL陣列,不僅可以提高輸出功率,還為設(shè)計各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)的點(diǎn)陣光源提供了可能。

VCSEL目前已廣泛應(yīng)用在消費(fèi)電子、工業(yè)控制、光通信等領(lǐng)域,是3D傳感的主要光源技術(shù),隨著光功率的不斷提升,VCSEL在車載雷達(dá)、智能機(jī)器人等中長距領(lǐng)域也逐步開始得到應(yīng)用。

近年來,車載激光雷達(dá)及3D感知發(fā)展非常迅速,引得國內(nèi)外大量廠商在VCSEL領(lǐng)域布局,國外廠商包括Lumentum、Finisar、Osram、II-VI等,國內(nèi)蘇州長光華芯建成投產(chǎn)了國內(nèi)首條具有完整生產(chǎn)工藝的VCSEL芯片生產(chǎn)線,提供850~940 nm波段的VCSEL產(chǎn)品,適用于飛行時間(ToF)和結(jié)構(gòu)光(Structured light)的方案。


轉(zhuǎn)載請注明出處。

制造業(yè)激光激光技術(shù)激光雷達(dá)
免責(zé)聲明

① 凡本網(wǎng)未注明其他出處的作品,版權(quán)均屬于激光制造網(wǎng),未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用。獲本網(wǎng)授權(quán)使用作品的,應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使 用,并注明"來源:激光制造網(wǎng)”。違反上述聲明者,本網(wǎng)將追究其相關(guān)責(zé)任。
② 凡本網(wǎng)注明其他來源的作品及圖片,均轉(zhuǎn)載自其它媒體,轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息,并不代表本媒贊同其觀點(diǎn)和對其真實性負(fù)責(zé),版權(quán)歸原作者所有,如有侵權(quán)請聯(lián)系我們刪除。
③ 任何單位或個人認(rèn)為本網(wǎng)內(nèi)容可能涉嫌侵犯其合法權(quán)益,請及時向本網(wǎng)提出書面權(quán)利通知,并提供身份證明、權(quán)屬證明、具體鏈接(URL)及詳細(xì)侵權(quán)情況證明。本網(wǎng)在收到上述法律文件后,將會依法盡快移除相關(guān)涉嫌侵權(quán)的內(nèi)容。

網(wǎng)友點(diǎn)評
0相關(guān)評論
精彩導(dǎo)讀