Kādi ir lāzera moduļi, ko izmanto LIDAR?

Gaismas noteikšana un diapazons (LIDAR) ir kļuvusi par mašīnu uztveres stūrakmens tehnoloģiju, ļaujot autonomiem transportlīdzekļiem orientēties sarežģītā vidē, robotus, lai kartētu un mijiedarbotos ar apkārtni, un viedās pilsētas, lai optimizētu infrastruktūras pārvaldību. Darbojoties kā šo sistēmu "acis", LIDAR izveido augstu - izšķirtspēju, trīs - Dimensijas punktu mākoņa kartes, izmērot laiku, kas nepieciešams izstarotajiem gaismas impulsiem, lai atgrieztos no objektiem.

Katra LiDAR raidītāja centrā ir tā pamatotne:lāzera diodes modulisAppuse Šis kritiskais komponents nav tikai gaismas avots; Tās veiktspējas parametri tieši nosaka sistēmas maksimālo diapazonu, precizitāti, izšķirtspēju un galu galā tās izmaksas un dzīvotspēju masu pieņemšanai. Šajā rakstā ir sniegta visaptveroša primāro lāzera moduļa tehnoloģiju analīze, kas izmantota mūsdienu LIDAR sistēmās, salīdzinot to īpašības un piedāvājot atlases ietvaru, pamatojoties uz lietojumprogrammu - īpašas prasības.

LIDAR darbības principi un galvenās prasības lāzera moduļiem

Lielākā daļa komerciālo lidaru sistēmu darbojas uzLaiks - no - lidojuma (TOF)Princips, kur tiek izstarots īss lāzera impulss, un attāluma aprēķināšanai tiek izmērīts tā apaļais - brauciena laiks. Alternatīva, sarežģītāka metode irFrekvence - modulēts nepārtraukts viļņu (FMCW), kas izmanto saskaņotu, frekvenci - modulētu lāzera staru, lai vienlaikus izmērītu gan attālumu, gan ātrumu, izmantojot Doplera efektu.

Lāzera moduļa veiktspēja ir ārkārtīgi svarīga. Galvenās prasības ir:

Viļņa garums:Primārie viļņu garumi ir905 nmun1550 nm. 905 NM lāzeri ir lētāki un piesaistīti silīcija detektori, bet tiem ir zemāka pieļaujamā acs - Drošas jaudas robežas . 1550 nm gaisma tiek absorbēta ar acs vitreozu šķidrumu, pirms tā sasniedz vairāk retina, ļaujot daudz augstāk izstarotu jaudu un tādējādi ilgāku diapazonu, bet nepieciešams dārgāks Indijas galijs.

Maksimālā jauda:Impulsa maksimālā optiskā jauda. Lielāka maksimālā jauda nodrošina ilgāku noteikšanas diapazonu, nodrošinot pietiekamu signālu - līdz - trokšņa attiecību atgriešanās signālam.

Pulsa platums:Katra lāzera pulsa ilgums. Šaurāks impulss nodrošina lielāku attāluma izšķirtspēju, ļaujot sistēmai atšķirt divus cieši izvietotus objektus.

Pulsa atkārtošanās frekvence (PRF):Ātrums, ar kādu impulsi tiek izstaroti (piemēram, 100 kHz līdz vairākiem MHz). Augstāks PRF ģenerē blīvāku punktu mākoni un lielāku kadru ātrumu, bet tam ir nepieciešams ātrāks uztvērējs.

Staru novirzes:Rezultāts, cik daudz lāzera stars izplatās attālumā. Zema atšķirība ir kritiska, lai sasniegtu augstu leņķisko izšķirtspēju un spētu saskatīt smalkas detaļas lielā diapazonā.

Efektivitāte un termiskā pārvaldība:Lāzera efektivitāte ietekmē kopējo sistēmas enerģijas patēriņu un siltuma veidošanos. Efektīvai siltuma pārvaldībai ir būtiska nozīme uzticamībai un veiktspējas novirzes novēršanai.

Izmaksas:Izšķirošais mērogojamības un komercializācijas faktors, īpaši automobiļu lietojumos.

- galveno lāzera moduļa tehnoloģiju dziļuma analīze

1. EDGE - Lāzera (zuļu) izstarošana

Tehnoloģijas princips:Tradicionāls pusvadītāju lāzers, kur no mikroshēmas malas tiek izstarota gaisma. Parasti tie ir iesaiņoti individuāli un prasa sarežģītu, aktīvu kolimācijas optikas izlīdzināšanu.

Raksturlielumi:

Priekšrocības:Augsta maksimālā jaudas jauda, ​​nobriedis un pārbaudīts ražošanas process, salīdzinoši zemas izmaksas par vienību.

Trūkumi:Zemākas staru kūļa kvalitāte ar raksturīgo astigmatismu (eliptiskā staru forma), lielāks un sarežģītāks iepakojums, grūti integrējams lielos divos - dimensiju blokos.

Pieteikums:Iepriekšējo LiDAR sistēmu darba zirgs, kas galvenokārt tiek izmantots mehāniskās rotācijas un hibrīda cietās - stāvokļa arhitektūrās.

2. Vertikāls - dobuma virsma - Emitējošs lāzers (VCSEL)

Tehnoloģijas princips:Gaisma tiek izstarota perpendikulāri no pusvadītāja mikroshēmas augšējās virsmas. Tas ļauj pārbaudīt vafeļu līmeni un dabisko veidošanos - dimensiju un diviem - dimensiju blokiem.

Raksturlielumi:

Priekšrocības:Augstākā staru kūļa kvalitāte (simetrisks, apļveida profils), zema sliekšņa strāva, zemāks enerģijas patēriņš, ārkārtīgi augsta uzticamība un vienkāršs iesaiņojums virsmas emisijas dēļ. ParādīšanāsMulti - krustojums (MJ)Tehnoloģija, kurā ir sakrauti vairāki aktīvi slāņi, ir dramatiski palielinājusi to spēka blīvumu pret konkurējošiem zušiem.

Trūkumi:Vēsturiski zemāks jaudas blīvums salīdzinājumā ar zušiem, lai gan šo plaisu ir slēgusi MJ - VCSELS.

Pieteikums:Sākotnēji izmanto patēriņa elektronikā (piemēram, viedtālruņa sejas ID). MJ - VCSEL masīvi tagad ir dominējošā izvēle cietiem - stāvokļa LIDAR tipiem, it īpašiTiešais laiks - no - lidojuma (DTOF)unZibspuldze, kur nepieciešams liels, vienmērīgs apgaismojuma lauks.

3. šķiedru lāzers

Tehnoloģijas princips:Kā pastiprināšanas vidi izmanto retu - Zemi - leģētu optisko šķiedru. Tās ir sarežģītas sistēmas, kurās bieži ietilpst sēklu lāzeri un pastiprinātāji.

Raksturlielumi:

Priekšrocības:Izcila staru kūļa kvalitāte (difrakcija - Limited), ļoti augstas pīķa un vidējās jaudas, un tie ir primārais avots 1550 nm viļņa garumam, izmantojot savu aci - drošības priekšrocības garai - diapazona noteikšanai.

Trūkumi:Ļoti augstas izmaksas, liela izmēra un formas koeficients, sarežģīts komplekts un lielāks enerģijas patēriņš, salīdzinot ar pusvadītāju diodēm.

Pieteikums:Galvenokārt izmanto veiktspējas - Kritiskās lietojumprogrammās, kur ir ārkārtīgi svarīgs maksimālais diapazons un precizitāte, piemēram, militārais LIDAR, topogrāfiskā uzraudzība un augsta {- beigu FMCW LIDAR sistēmas, kurām nepieciešami saskaņoti, šauri - līnijas platuma avoti.

Tehnoloģiju salīdzinājums un nākotnes tendences

Salīdzinošā kopsavilkuma tabula:

Nākotnes tendences:

VCSELS augšupcelšanās:Multi - krustojums VCSEL tehnoloģija nostiprina savu pozīciju kā vēlamo risinājumu nākamajam - paaudzei, mērogojamai cietai - stāvokļa LIDAR, ņemot vērā tā perfekto veiktspējas, integrētības un nākotnes izmaksu - potenciālu.

Viļņa garuma migrācija:Paaugstināts pētījums un attīstība 1550 nm pusvadītāju lāzeros (piemēram, Ingaas - balstīti) mērķis ir samazināt šī augstākā viļņa garuma izmaksas, padarot garu - diapazonu, augstu - veiktspējas LiDar pieejamāku.

Chip - līmeņa integrācija un silīcija fotonika:Nākotne ir lāzera avota, vadītāja elektronikas un optisko komponentu (piemēram, staru stūrētāju) integrēšana vienā mikroshēmā vai paketē. Silīcija fotonika (SIPH) sola iespējot ultra - mazu, zemu - izmaksas un ļoti uzticamu LiDar - - a -} chip risinājumi.

FMCW LIDAR attīstība:Kad FMCW tehnoloģija nobriest, pieaugs pieprasījums pēc ļoti saskaņotiem, šauriem - līnijas platuma lāzera avotiem (piemēram, noskaņojamiem lāzeriem), ko vadīs tās raksturīgās priekšrocības ātruma noteikšanā un imunitātei pret saules gaismas traucējumiem.

Lāzera moduļa izvēle savai LiDar sistēmai

Pareizās tehnoloģijas izvēle ir sistēmas - līmeņa lēmums, pamatojoties uz lietojumprogrammu:

Definējiet prasības pēc pieteikuma:

Automotive (sērijas ražošana):Par prioritātiIzmaksas, uzticamība, kompaktais lielums un zems enerģijas patēriņšLai sasniegtu stingras automobiļu kvalifikācijas (AEC - Q102).VCSEL blokiir vadošais sāncensis.

Robotika/AGVS:PrasītVidējs - diapazona veiktspēja, augsta uzticamība un zema - līdz - Medium izmaksasAppuse Abi905nm zušiunVcselsir piemērotas izvēles iespējas.

Advanced Driver - palīdzības sistēmas (ADAS):Atlikumsveiktspēja un izmaksasAppuse Pašlaik dominēja905 nmavoti, ar1550 nmtiek izpētīts premium transportlīdzekļu funkcijām.

Apsekošana un rūpniecība:PrasībaMaksimālā veiktspēja, ārkārtējs diapazons un augsta precizitāte. 1550 nm šķiedru lāzeriir šeit standarts, neskatoties uz to izmaksām.

Galvenie atlases apsvērumi:

Performance Trade - izslēgti:Optimizējiet tirdzniecību - starpmaksimālais diapazons, punktu mākoņa izšķirtspēja, kadru ātrums, unskata lauks.

Termiskais un enerģijas budžets:Pārliecinieties, ka sistēmas dizains var apstrādāt moduļa enerģijas patēriņu un izkliedēt radīto siltumu.

Normatīvā atbilstība:Dizainam jāievēro acs - drošības standarti (IEC 60825-1).

Piegādes ķēde:Novērtējiet lāzera piegādātāja briedumu, mērogojamību un ilgmūžību.

Secinājums

Lāzera diodes modulis ir LiDAR sistēmas spēju pamatnoteikums. Ainava ir attīstījusies no vienas dominējošās tehnoloģijas (zušu) līdz daudzveidīgai ekosistēmai, kurZušie, VCSELS un šķiedru lāzeriKatrs kalpo atšķirīgiem veiktspējas un tirgus segmentiem. Skaidra nozares trajektorija virzās uz augstāku integrāciju, zemākām izmaksām un uzlabotu sniegumu, ko galvenokārt virza jauninājumiVCSEL masīvsunsilīcija fotonikatehnoloģijas. Tā kā šie lāzera dzinēji turpina virzīties uz priekšu, tie atslābinās visu LiDAR potenciālu, paverot ceļu tā visuresošajai ieviešanai automobiļu, rūpniecisko un patērētāju lietojumprogrammās un patiesi dodot nākamo autonomās uztveres vilni.

Kontaktinformācija:

Ja jums ir kādas idejas, droši runājiet ar mums. Neatkarīgi no tā, kur atrodas mūsu klienti un kādas ir mūsu prasības, mēs sekosim savam mērķim, lai klientiem nodrošinātu augstas kvalitātes, zemas cenas un vislabāko pakalpojumu.