Milliseid lasermooduleid kasutatakse lidari jaoks?

Valguse tuvastamine ja ulatus (LIDAR) on kujunenud masina tajumise nurgakivi tehnoloogiana, võimaldades autonoomsetel sõidukitel navigeerida keerukates keskkondades, robotites, et kaardistada ja suhelda nende ümbrusega, ning nutikate linnadega, et optimeerida infrastruktuuri haldamist. Nende süsteemide "silmadena" toimides loob Lidar kõrge - eraldusvõime, kolm - mõõtmetega punktpilvekaardid, mõõtes aega, mis kulub heledate valgusempulsside jaoks objektidest naasmiseks.

Iga Lidari saatja keskmes asub selle põhimootor:laserdioodimoodul. See kriitiline komponent ei ole pelgalt valgusallikas; Selle jõudlusparameetrid dikteerivad otse süsteemi maksimaalse ulatuse, täpsuse, eraldusvõime ja lõppkokkuvõttes selle kulud ja elujõulisuse massilise kasutuselevõtu jaoks. See artikkel pakub põhjalikku analüüsi esmase lasermooduli tehnoloogiate kohta, mida kasutatakse kaasaegses LIDAR -süsteemis, võrrelda nende omadusi ja pakkudes rakenduse - erinõuetel põhinevat valikut.

Lidari tööpõhimõtted ja lasermoodulite peamised nõuded

Enamik kommertsliidrisüsteeme töötabAeg - - lend (TOF)Põhimõte, kus kiirgatakse lühikese laserimpulsi ja selle ümmarguse - reisi aega mõõdetakse vahemaa arvutamiseks. Alternatiivne, keerukam meetod onSagedus - moduleeritud pidev laine (FMCW), mis kasutab Doppleri efekti kaudu üheaegset laserkiirgust {- moduleeritud laserkiirt.

Lasermooduli jõudlus on ülitähtis. Põhinõuded hõlmavad järgmist:

Lainepikkus:Esmased lainepikkused on905 nmja1550 nm. 905 nm laserid on odavamad ja võimendavad ränidetektoreid, kuid neil on madalam lubatud silm - ohutu võimsuse piirid . 1550 nm, mis imab silma klaaskeha vedelikuga enne võrkkesta jõudmist, võimaldades palju kõrgemat jõudu ja nõuab seega pikemat levilat, kuid mis on rohkem kallid Gall.

Tippvõimsus:Impulsi maksimaalne optiline võimsus. Kõrgem tippvõimsus võimaldab pikema tuvastamise vahemikke, tagades tagastamissignaali müra suhte {- piisava signaali -.

Impulsi laius:Iga laserimpulsi kestus. Kitsam impulss võimaldab suurema vahemaa eraldusvõimet, võimaldades süsteemil eristada kahte tihedalt paigutatud objekti.

Impulsi kordamise sagedus (PRF):Impulsside kiirguse kiirus (nt 100 kHz kuni mitme MHz). Kõrgem PRF genereerib tihedama punktipilve ja suurema kaadrisageduse, kuid nõuab kiiremat vastuvõtjat.

Beam Divergents:Mõõde, kui palju laserkiire levib kaugusel. Madal erinevus on kriitilise tähtsusega suure nurga eraldusvõime saavutamiseks ja võimaluseks peeneid detaile pikaajaliselt eristada.

Tõhusus ja soojusjuhtimine:Laseri efektiivsus mõjutab süsteemi üldist energiatarbimist ja soojuse tootmist. Tõhus soojusjuhtimine on ülioluline töökindluse ja jõudluse triivimise vältimiseks.

Maksumus:Skaleeritavuse ja turustamise otsustav tegur, eriti autorakenduste puhul.

- peavoolu moodulitehnoloogiate sügavuse analüüs

1. serv - kiirgamine laseri (angerjas)

Tehnoloogiapõhimõte:Traditsiooniline pooljuhtlaser, kus kiibi servast eraldub valgus. Tavaliselt pakendatakse need eraldi ja vajavad kollimatsioonioptika keerulist, aktiivset joondamist.

Omadused:

Eelised:Suur tippvõimsus, küps ja tõestatud tootmisprotsess, suhteliselt odav ühiku kohta.

Puudused:Madalam tala kvaliteet koos loomupärase astigmatismiga (elliptiline tala kuju), suurem ja keerukama pakend, mida on keeruline integreerida kaheks - mõõtmete massiividesse.

Rakendus:Varasemate LIDAR -süsteemide tööhobune, mida kasutatakse peamiselt mehaanilises pöörlevas ja hübriidses tahkes - olekuarhitektuurides.

2. vertikaalne - õõnsuse pind - kiirgamine (vcsel)

Tehnoloogiapõhimõte:Valgus eraldub pooljuhtide kiibi ülemipinnalt risti. See võimaldab testida vahvli tasemel ja ühe - mõõtmete ja kahe - mõõtmete massiivide loomuliku moodustumise.

Omadused:

Eelised:Parem tala kvaliteet (sümmeetriline, ümmargune profiil), madal lävivool, madalam energiatarve, äärmiselt kõrge töökindlus ja lihtne pakend pinnaheite tõttu. TulekMulti - ristmik (MJ)Tehnoloogia, kus mitu aktiivset kihti on virnastatud, on dramaatiliselt suurendanud nende võimu tihedust rivaalide angerjaks.

Puudused:Ajalooliselt madalam võimsustihedus võrreldes angerjaga, kuigi selle lõhe on MJ - VCSELS suletud.

Rakendus:Algselt kasutatakse tarbeelektroonikas (nt nutitelefoni näo ID). MJ - VCSEL -massiivid on nüüd tahke - oleku lidaaritüüpide domineeriv valik, eritiotse aeg - - lend (dtof)jaVälk lidar, kus on vaja suurt ühtlast valgustusväli.

3. kiu laseriga

Tehnoloogiapõhimõte:Kasutab võimenduse söötmena haruldast - Earth - legeeritud optilise kiud. Need on keerulised süsteemid, mis hõlmavad sageli seemnelasereid ja võimendeid.

Omadused:

Eelised:Erakordne tala kvaliteet (difraktsioon - Limited), väga kõrge tipp ja keskmised jõud ning on 1550 nm lainepikkuse peamine allikas, võimendades selle silma - pikkade - vahemiku tuvastamise ohutuseeliseid.

Puudused:Väga kõrged kulud, suur suurus ja vormitegur, keeruline kokkupanek ja suurem energiatarve võrreldes pooljuhtide dioodidega.

Rakendus:Kasutatakse peamiselt jõudluses - kriitilistes rakendustes, kus maksimaalne vahemik ja täpsus on ülitähtis, näiteks sõjaline lidar, topograafiline mõõdik ja kõrge - lõpp FMCW LIDAR -süsteemid, mis nõuavad sidusaid, kitsaid - liiniallikaid.

Tehnoloogia võrdlus ja tulevikusuundumused

Võrdlev kokkuvõtlik tabel:

Tulevased suundumused:

VCSELSi tõus:Multi - ristmiku VCSEL -tehnoloogia tugevdab oma positsiooni kui järgmise - genereerimise eelistatud lahendust, skaleeritavat tahket - oleku lidar, kuna see on täiuslik jõudlus, integreeritavus ja tulevase kulu - potentsiaal.

Lainepikkuse migratsioon:Suurenenud teadus- ja arendustegevuseks 1550 nm pooljuhtide laseriteks (nt Ingaas - põhineb) eesmärk on alandada selle parema lainepikkuse maksumust, muutes pikka - vahemikku, kõrge - jõudlus ka lidar.

Kiip - taseme integreerimine ja räni footonika:Tulevik seisneb laserallika, draiveri elektroonika ja optiliste komponentide (näiteks BEAM -i juhtijate) integreerimises ühele kiibile või pakendile. Silicon Photonics (SIPH) lubab lubada ultra - väike, madal - hind ja väga usaldusväärne lidar - {- a - kiiblahendused.

FMCW LIDAR edasiliikumine:Kui FMCW Technology küpseb, kasvab nõudlus väga sidusate, kitsa - liinilaiuse laseriallikate järele (nt häälestatavad laserid), ajendatuna selle loomupärastest eelistest kiiruse tuvastamisel ja päikesevalguse häirete immuunsuses.

LIDAR -süsteemi lasermooduli valimine

Õige tehnoloogia valimine on süsteem - tasemel otsus, mis põhineb rakendusel:

Määratlege nõuded rakenduse järgi:

Autotöö (seeriatootmine):Prioriteedidmaksumus, töökindlus, kompaktne suurus ja väike energiatarveRangete autode kvalifikatsioonide täitmiseks (AEC - q102).VCSEL -massiividon juhtiv kandidaat.

Robootika/AGVS:NõuabKeskmine - Range jõudlus, kõrge töökindlus ja madal - kuni - keskmise kuluga. Mõlemad905nm angerjadjaVCSELSon sobivad valikud.

Täiustatud draiver - abisüsteemid (ADAS):Tasakaaludjõudlus ja maksumus. Praegu domineerib905 nmallikad1550 nmUuritakse esmaklassiliste sõidukite funktsioonide osas.

Uurve ja tööstuslik:Nõudmisedmaksimaalne jõudlus, äärmuslik ulatus ja ülitäpsus. 1550 nm kiu laseridon siin standard, hoolimata nende kuludest.

Peamised valimise kaalutlused:

Performance Trade - väljalülitused:Optimeerige kaubandust - vahepealmaksimaalne vahemik, punktpilve eraldusvõime, kaadrisagedusjavaateväli.

Termiline ja võimu eelarve:Veenduge, et süsteemi disain saaks mooduli energiatarbimisega hakkama ja hajutada genereeritud soojust.

Regulatiivne vastavus:Kujundus peab kinni pidama silmast - ohutusstandardid (IEC 60825-1).

Tarneahel:Hinnake lasertarnija küpsust, mastaapsust ja pikaealisust.

Järeldus

Laserdioodimoodul on LiDAR -süsteemi võimaluste põh määraja. Maastik on arenenud ühest domineerivast tehnoloogiast (EEL) mitmekesiseks ökosüsteemiks, kusAngerjad, vcsels ja kiudlaseridMõlemad pakuvad selgelt jõudlust ja turusegmente. Selge tööstuse trajektoor liigub kõrgema integratsiooni, madalamate kulude ja parema jõudluse poole, mille ajendiks peamiselt uuendusedVcseli massiivjaränifootonikaTehnoloogiad. Kuna need lasermootorid jätkavad edasiliikumist, avavad nad Lidari täieliku potentsiaali, sillutades teed selle üldlevinud kasutuselevõtmiseks kogu auto-, tööstus- ja tarbijarakendustes ning võimaldades tõeliselt järgmist autonoomse tajumise lainet.

Kontaktteave:

Kui teil on ideid, rääkige meiega julgelt. Pole tähtis, kus meie kliendid asuvad ja millised on meie nõuded, järgime oma eesmärki pakkuda klientidele kvaliteetseid, madalaid hindu ja parimat teenust.