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激光雷达的“芯”革命_科技频道_东方资讯

发布日期:2020-08-16 08:28   来源:未知   阅读:

今年上半年,在苹果发布的最新iPad Pro产品线中,最大的看点无疑是新iPad Pro上增加的一个激光雷达,基于940nm 3W VCSEL光源(垂直腔面发射激光器),采用直接式ToF,感测距离为5米。

事实上,低成本激光雷达传感器商业化一直是汽车行业聚焦的话题。

由于VCSEL的微小尺寸、与大规模生产的大型化合物半导体晶圆的兼容性,被一些人视为制造汽车级激光雷达组件的关键之一,特别适合体积紧凑、可靠性高和低成本要求的汽车行业。

另一方面,VCSEL具备没有任何移动部件的波束转向技术,相对较低的功率输出也可以保证人眼安全。此外,传统机械式激光雷达(包括MEMS)通过物理移动以改变光束方向,而纯固态激光雷达能够通过改变其光发射的模式来调整方向。

一年前,激光雷达公司Ibeo宣布与ams(艾迈斯半导体)合作研发VCSEL技术,用于汽车激光雷达应用。“这将是固态激光雷达的一个转折点。”Ibeo公司首席执行官Ulrich Lages表示。

上周,ams和Ibeo公司确认,VCSEL技术将作为Ibeo固态激光雷达解决方案ibeoNEXT的核心组件,从2022年起供货给长城汽车用于L3级自动驾驶量产方案。一、VCSEL自带光环

目前,可以提供800-1000nm波段的近红外光源主要有三种:红外LED、红外LD-EEL(边发射激光二极管)和VCSEL(垂直腔面发射激光器)。

传统的光电转换技术一般多采用边缘发射,体积大,难以和半导体技术结合。VCSEL则在光束质量、光纤耦合效率、腔面反射率上都具有优势。

且因为VCSEL发射光线垂直于衬底而边发射激光器发射光线平行于衬底,因此能够实现二维阵列而边发射激光器不行。边缘发射具有高发散角,而VCSEL具有圆形光束,只需要更低的电流阈值就可,对温度的敏感性较低,这也是汽车电子的一个关键指标。

此外,VCSEL还具备非常特殊的制造优势,因为其可以直接在晶片上进行测试,大大降低了生产成本。而标准边缘发射激光器只能在生产过程的后期进行测试,在此之前,需要将其切割成单个单元并将其进行封装后测试。

以Ibeo的ibeoNEXT方案为例,通过布置一组128列100行的VCSEL光源来实现高分辨率。这些激光光源被多路复用,然后反射的光束被当作点云接收,从中计算出周围的图像。

这种方法允许非常短的激光脉冲与高峰值功率,这也意味着ibeoNEXT可以达到200米的远距探测,宽视场,甚至能探测到体积很小的障碍物。