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激光雷达光源 — 1550nm短波红外
2021-05-14 21:14:48· 来源：Astroys
激光的波长越长，对人眼就越安全，并且可以实现单光子灵敏度和更高的性能，但在使用较短波长的激光达到非人眼安全水平时，不需要额外的激光功率。这潜在地指向了
激光的波长越长，对人眼就越安全，并且可以实现单光子灵敏度和更高的性能，但在使用较短波长的激光达到非人眼安全水平时，不需要额外的激光功率。这潜在地指向了比NIR激光更高的性能。
最新的AEye 4Sight LiDAR达到了创纪录的1公里探测距离，可探测200米范围内的行人，反射率为10％时可探测小物体的距离为120米。
FMCW和光谱扫描激光雷达也需要1550nm光纤激光器。
1500nm的主要开发公司有：Aeva、AEye、Argo AI（收购了Princeton Lightwave）、Aurora（收购了Blackmore）、Baraja、Blickfeld、禾赛、Innovusion、Luminar、Lumotive、NepTec、Pioneer、Psionic、SiLC、Waymo。
成本高昂
1550nm光纤激光器价格非常昂贵，因为它们需要外部电源和复杂的电子控制装置，因此体积庞大，且很重。
光纤激光器是在较小晶片上的铟镓砷化物（InGaAs）上制造的，而不是硅CMOS，这增加了成本。由于硅不能吸收1550nm的光，因此需要将1550nm的InGaAs激光器与昂贵的InGaAs APD配对。它们在大型传感器阵列上也具有挑战性。因此，只有少数公司使用1550nm激光器，其中激光二极管供应商和相关的供应链更喜欢使用EEL和VCSEL。
1550nm光纤激光器的功耗较高，可进行远距离传感，功耗约为200W，因此需要昂贵且庞大的主动冷却系统。因此，1550nm激光雷达不能与新型的电动车兼容。
据说，目前1550nm的高成本已抵消了其性能优势。但AEye使用了更具成本效益的光纤激光器，该激光器使用的功率更少，因此降低了热管理要求。
技术局限性
由于还需要信号处理、拼接电缆，容错光学器件和多个激光脉冲，因此它们也面临着更大的复杂性，从而增加了不可靠的风险。
为了克服这些挑战，光纤激光器可能至少还需要5-7年才能获得汽车行业的认可。一些受访者表示，要使光纤激光器的技术进步进一步实现量子飞跃将具有挑战性。以上就是为什么基于光纤激光器的激光雷达不太可能提高规模经济并进入大众市场。
虽然1550nm光纤激光器可以提高激光雷达的性能，但新的接收器技术也可以增强脉冲激光激光雷达的性能，脉冲激光的发展也抵消了其在人眼安全的优势。
根据法雷奥的说法，1550nm激光也可以被吸收到水中，使得这种激光雷达无法检测到潮湿路面上的车道标记。
除大陆之外，几乎没有其他Tier1使用1550nm激光器，这表明用基于这种技术设计激光雷达并通过车规验证具有很大挑战。
1550nm光纤激光器最初是为了在电信行业的光纤电缆上传输数据而开发的，不符合车规级标准。因此，要提高性能和降低成本的任何发展都取决于另一个行业的进展。
最新进展
但是，1550nm光纤激光器有许多发展，旨在解决上述问题。
Luminar承认使用1550nm光纤激光器具有潜在的性能优势。为了克服成本增加的问题，该公司开发了一种专有的激光芯片设计，外形尺寸小巧，使用了一小块InGaAs晶片，可降低成本并提高性能。InGaAs也被接收器采用，使得BOM的成本为500美元（具有规模经济要求100美元）。通过使用单个15W激光器和接收器，而不是使用多个接收器，还可以进一步降低成本，同时仍能够在200米外以10％的反射率检测物体。
SWIR Vs. NIR
AEye了解开发高分辨率激光雷达的最大挑战是热管理。它使用一种新型的光纤激光器，平均功耗仅为0.3W，输出功率约为4W。这种单光纤激光器可以提供足够的功率输出，而不是905nm激光器的倍数，并且不需要驱动它所需的两级放大器。结果是，新的光纤激光器的成本在100美元左右，而现有光纤激光器大约为200-300美元。通过使用具有成本效益的PIN二极管阵列IP，AEye声称已将BOM成本降低了95％。
爱尔兰的Eblana Photonics正在开发适用于1550nm应用的离散模式（DM）激光技术，与现有的ridge Fabry-Perot（FP）光纤激光器相比，该技术有望提高功效，降低功耗并降低成本。
DM技术可以使生产工艺更加简化，从而降低成本，提供一致性较高的产品，从而提高了操作和性能的可靠性，激光结构的单线宽度小（大约在50-100kHz的频率范围内工作）以限制噪声，弯曲的输出以减少反射，以及更大的灵活性和可伸缩性，这将带来规模经济并将该应用推向大众市场。Eblana在瞄准电信行业的同时，它也在寻找激光雷达领域的合作伙伴。
京都大学和Hokuyo Automatic也在开发光子晶体（PC）激光器，该激光器可实现更准直的激光束，并声称可以以较低的成本生产。但DM和PC激光器仍然是由昂贵的InGaAs材料制成的。
最新的AEye 4Sight LiDAR达到了创纪录的1公里探测距离，可探测200米范围内的行人，反射率为10％时可探测小物体的距离为120米。
FMCW和光谱扫描激光雷达也需要1550nm光纤激光器。
1500nm的主要开发公司有：Aeva、AEye、Argo AI（收购了Princeton Lightwave）、Aurora（收购了Blackmore）、Baraja、Blickfeld、禾赛、Innovusion、Luminar、Lumotive、NepTec、Pioneer、Psionic、SiLC、Waymo。
成本高昂
1550nm光纤激光器价格非常昂贵，因为它们需要外部电源和复杂的电子控制装置，因此体积庞大，且很重。
光纤激光器是在较小晶片上的铟镓砷化物（InGaAs）上制造的，而不是硅CMOS，这增加了成本。由于硅不能吸收1550nm的光，因此需要将1550nm的InGaAs激光器与昂贵的InGaAs APD配对。它们在大型传感器阵列上也具有挑战性。因此，只有少数公司使用1550nm激光器，其中激光二极管供应商和相关的供应链更喜欢使用EEL和VCSEL。
1550nm光纤激光器的功耗较高，可进行远距离传感，功耗约为200W，因此需要昂贵且庞大的主动冷却系统。因此，1550nm激光雷达不能与新型的电动车兼容。
据说，目前1550nm的高成本已抵消了其性能优势。但AEye使用了更具成本效益的光纤激光器，该激光器使用的功率更少，因此降低了热管理要求。
技术局限性
由于还需要信号处理、拼接电缆，容错光学器件和多个激光脉冲，因此它们也面临着更大的复杂性，从而增加了不可靠的风险。
为了克服这些挑战，光纤激光器可能至少还需要5-7年才能获得汽车行业的认可。一些受访者表示，要使光纤激光器的技术进步进一步实现量子飞跃将具有挑战性。以上就是为什么基于光纤激光器的激光雷达不太可能提高规模经济并进入大众市场。
虽然1550nm光纤激光器可以提高激光雷达的性能，但新的接收器技术也可以增强脉冲激光激光雷达的性能，脉冲激光的发展也抵消了其在人眼安全的优势。
根据法雷奥的说法，1550nm激光也可以被吸收到水中，使得这种激光雷达无法检测到潮湿路面上的车道标记。
除大陆之外，几乎没有其他Tier1使用1550nm激光器，这表明用基于这种技术设计激光雷达并通过车规验证具有很大挑战。
1550nm光纤激光器最初是为了在电信行业的光纤电缆上传输数据而开发的，不符合车规级标准。因此，要提高性能和降低成本的任何发展都取决于另一个行业的进展。
最新进展
但是，1550nm光纤激光器有许多发展，旨在解决上述问题。
Luminar承认使用1550nm光纤激光器具有潜在的性能优势。为了克服成本增加的问题，该公司开发了一种专有的激光芯片设计，外形尺寸小巧，使用了一小块InGaAs晶片，可降低成本并提高性能。InGaAs也被接收器采用，使得BOM的成本为500美元（具有规模经济要求100美元）。通过使用单个15W激光器和接收器，而不是使用多个接收器，还可以进一步降低成本，同时仍能够在200米外以10％的反射率检测物体。
SWIR Vs. NIR
AEye了解开发高分辨率激光雷达的最大挑战是热管理。它使用一种新型的光纤激光器，平均功耗仅为0.3W，输出功率约为4W。这种单光纤激光器可以提供足够的功率输出，而不是905nm激光器的倍数，并且不需要驱动它所需的两级放大器。结果是，新的光纤激光器的成本在100美元左右，而现有光纤激光器大约为200-300美元。通过使用具有成本效益的PIN二极管阵列IP，AEye声称已将BOM成本降低了95％。
爱尔兰的Eblana Photonics正在开发适用于1550nm应用的离散模式（DM）激光技术，与现有的ridge Fabry-Perot（FP）光纤激光器相比，该技术有望提高功效，降低功耗并降低成本。
DM技术可以使生产工艺更加简化，从而降低成本，提供一致性较高的产品，从而提高了操作和性能的可靠性，激光结构的单线宽度小（大约在50-100kHz的频率范围内工作）以限制噪声，弯曲的输出以减少反射，以及更大的灵活性和可伸缩性，这将带来规模经济并将该应用推向大众市场。Eblana在瞄准电信行业的同时，它也在寻找激光雷达领域的合作伙伴。
京都大学和Hokuyo Automatic也在开发光子晶体（PC）激光器，该激光器可实现更准直的激光束，并声称可以以较低的成本生产。但DM和PC激光器仍然是由昂贵的InGaAs材料制成的。
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