中年4种常用车载激光雷达光源技术的优缺点解析( 二 )
VCSEL目前已广泛应用在消费电子、工业控制、光通信等领域 ， 是3D传感的主要光源技术 ， 随着光功率的不断提升 ， VCSEL在车载雷达、智能机器人等中长距领域也逐步开始得到应用 。
近年来 ， 车载激光雷达及3D感知发展非常迅速 ， 引得国内外大量厂商在VCSEL领域布局 ， 国外厂商包括Lumentum、Finisar、Osram、II-VI等 ， 国内苏州长光华芯建成投产了国内首条具有完整生产工艺的VCSEL芯片生产线 ， 提供850～940 nm波段的VCSEL产品 ， 适用于飞行时间（ToF）和结构光（Structured light）的方案 。
固体激光器
固体激光器是闪光式车载激光雷达（Flash LiDAR）技术路线的激光光源方案 。 闪光式激光雷达是真正意义上的固态面激光雷达 ， 激光雷达内部没有任何扫描或运动部件 。
用于Flash LiDAR的固体激光光源在设计和工艺上具有很大的挑战 ， 首先需要形成大角度视场（如125°x 25°）均匀照射市场 ， 这需要将固体激光MW级点光源通过特殊的光场匀化技术进行匀化 ， 在三维空间形成均匀照射大视场 。
其次 ， 需要让固体激光器满足车规级高低温、震动、寿命等可靠性要求 。 目前市场公开报道能够提供车规级固体激光光源的是西安炬光科技的AL01系列光源 ， 如图4所示 。 该产品可实现1064 nm/1.5 mJ/3 ns/单脉冲能量输出 ， 重复频率30-50H 。
【中年4种常用车载激光雷达光源技术的优缺点解析】
本文插图
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图4 炬光科技固体激光光源产品及激光照射视场能量分布数据
闪光式激光雷达低时延、高分辨率显著特点 ， 特别适合于高速行驶路况下中远距离的激光雷达探测 。 业内领先的汽车零配件公司已经布局该技术路线 ， 最先进入市场的汽车零配件厂商预计将于2020年进入量产实现L2+级智能驾驶 。
光纤激光器
1550 nm波长的激光光源也是某些车载激光雷达产品选择的光 。 原因是1550 nm激光远离人眼吸收的可见光光谱 ， 相比于905 nm激光, 同等功率的1550 nm激光人眼安全性提高40倍 。
在相同人眼安全等级的功率下 ， 905 nm激光雷达很难在200 m以外的高速公路上看到高度为10 cm左右的物体 ， 但是1550 nm激光雷达却可以将检测距离提高到300 m以上 。 此外 ， 1550 nm配合调频连续波(FMCW)的技术 ， 不仅可以检测距离 ， 同时可以利用多普勒频移来测量物体的速度 。 大气穿透能力强 ， 人眼安全性高是1550 nm激光光源的显著特点 ， 但是相较于905 nm激光雷达 ， 1550 nm激光雷达在光源及探测器成本、体积以及供应链成熟度上还有明显的不足 。
1550 nm激光雷达一般采用光纤激光器作为光源 ，主要厂家有法国Lumibird、昂纳此外也有一些激光雷达公司采用自已开发的光纤激光器 ， 如美国Luminar、镭神智能等 。
总结
车载激光雷达是未来智能辅助驾驶、无人驾驶汽车多传感器体系中必不可少的核心传感器之一 ， 随着无人驾驶市场的高速发展 ， 车载激光雷达光源的发展方兴未艾 ， 根据不同的驾驶环境需要 ， 边发射型半导体激光器 ， VCSEL激光器 ， 固体激光器 ， 光纤激光器都有各自的用武之地 。
【来源：历史如画】
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