Ποιες είναι οι μονάδες λέιζερ που χρησιμοποιούνται για το LIDAR;

Η ανίχνευση φωτός και η σειρά (LIDAR) έχει αναδειχθεί ως τεχνολογία ακρογωνιαίου λίθου για την αντίληψη του μηχανήματος, επιτρέποντας στα αυτόνομα οχήματα να πλοηγούν σε πολύπλοκα περιβάλλοντα, ρομπότ για χαρτογράφηση και αλληλεπίδραση με το περιβάλλον τους και έξυπνες πόλεις για τη βελτιστοποίηση της διαχείρισης των υποδομών. Ενεργώντας ως "μάτια" αυτών των συστημάτων, το LIDAR δημιουργεί υψηλή ανάλυση -, τρεις - διαστάσεων χάρτες σύννεφων σημείων μετρώντας το χρόνο που χρειάζεται για να εκπεμπούν παλμοί φωτός για να επιστρέψουν από αντικείμενα.

Στην καρδιά του πομπού κάθε Lidar βρίσκεται ο πυρήνας του: τομονάδα διόδου λέιζερ. Αυτό το κρίσιμο στοιχείο δεν είναι απλώς μια πηγή φωτός. Οι παράμετροι απόδοσης του υπαγορεύουν άμεσα το μέγιστο εύρος, ακρίβεια, ανάλυση και τελικά το κόστος και τη βιωσιμότητά του για τη μαζική υιοθέτηση. Αυτό το άρθρο παρέχει μια ολοκληρωμένη ανάλυση των πρωτογενών τεχνολογιών μονάδων λέιζερ που χρησιμοποιούνται στα σύγχρονα συστήματα LIDAR, συγκρίνοντας τα χαρακτηριστικά τους και προσφέροντας ένα πλαίσιο για την επιλογή που βασίζεται στην εφαρμογή - ειδικές απαιτήσεις.

Λειτουργικές αρχές LIDAR και βασικές απαιτήσεις για μονάδες λέιζερ

Τα περισσότερα εμπορικά συστήματα Lidar λειτουργούν στοΏρα - της πτήσης -Αρχή, όπου εκπέμπεται ένας μικρός παλμός λέιζερ και ο γύρος του - ο χρόνος ταξιδιού μετράται για να υπολογίσει την απόσταση. Μια εναλλακτική, πιο περίπλοκη μέθοδος είναιΣυχνότητα - διαμορφωμένο συνεχές κύμα (FMCW), η οποία χρησιμοποιεί μια συνεκτική, συχνότητα - διαμορφωμένη δέσμη λέιζερ για να μετρήσει τόσο την απόσταση όσο και την ταχύτητα ταυτόχρονα μέσω του αποτελέσματος Doppler.

Η απόδοση της μονάδας λέιζερ είναι πρωταρχική. Οι βασικές απαιτήσεις περιλαμβάνουν:

Μήκος κύματος:Τα κύρια μήκη κύματος είναι905 nmκαι1550 nm. 905 Τα λέιζερ NM είναι φθηνότερα και μόχλευση ανιχνευτών πυριτίου, αλλά έχουν χαμηλότερο επιτρεπτό μάτι - ασφαλή όρια ισχύος . 1550 nm Το φως απορροφάται από το υαλοειδές υγρό του ματιού πριν φτάσουν στον αμφιβληστροειδή, επιτρέποντας πολύ υψηλότερη ισχύ και μεγαλύτερη εμβέλεια, αλλά πιο δαπανηρά αισθητήρα eNSENIUM (engaAs).

Μέγιστη ισχύ:Η μέγιστη οπτική ισχύς ενός παλμού. Η υψηλότερη μέγιστη ισχύς επιτρέπει μεγαλύτερες περιοχές ανίχνευσης εξασφαλίζοντας επαρκή σήμα - έως - αναλογία θορύβου για το σήμα επιστροφής.

Πλάτος παλμού:Η διάρκεια κάθε παλμού λέιζερ. Ένας στενότερος παλμός επιτρέπει την υψηλότερη ανάλυση απόστασης, επιτρέποντας στο σύστημα να διακρίνει μεταξύ δύο αντικειμένων στενής απόσταση.

Συχνότητα επανάληψης παλμού (PRF):Ο ρυθμός με τον οποίο εκπέμπονται παλμοί (π.χ. 100 kHz σε αρκετά MHz). Ένα υψηλότερο PRF δημιουργεί ένα σύννεφο πυκνότητας σημείου και υψηλότερο ρυθμό καρέ, αλλά απαιτεί ταχύτερο δέκτη.

Απόκλιση δέσμης:Το μέτρο του πόσο η δέσμη λέιζερ εξαπλώνεται σε απόσταση. Η χαμηλή απόκλιση είναι κρίσιμη για την επίτευξη υψηλής γωνιακής ανάλυσης και για τη δυνατότητα να διακρίνει λεπτές λεπτομέρειες σε μεγάλη απόσταση.

Αποδοτικότητα και θερμική διαχείριση:Η απόδοση του λέιζερ επηρεάζει τη συνολική κατανάλωση ενέργειας του συστήματος και την παραγωγή θερμότητας. Η αποτελεσματική θερμική διαχείριση είναι ζωτικής σημασίας για την αξιοπιστία και την πρόληψη της απόδοσης.

Κόστος:Ένας αποφασιστικός παράγοντας για την επεκτασιμότητα και την εμπορευματοποίηση, ειδικά στις εφαρμογές αυτοκινήτων.

Στο - Ανάλυση βάθους των τεχνολογιών Mainstream Laser Module

1.

Αρχή τεχνολογίας:Ένα παραδοσιακό λέιζερ ημιαγωγών όπου εκπέμπεται φως από την άκρη του τσιπ. Συνήθως συσκευάζονται μεμονωμένα και απαιτούν πολύπλοκη, ενεργή ευθυγράμμιση της οπτικής συλλογής.

Χαρακτηριστικά:

Φόντα:Υψηλή αιχμή ισχύος, ώριμη και αποδεδειγμένη διαδικασία παραγωγής, σχετικά χαμηλό κόστος ανά μονάδα.

Μειονεκτήματα:Η κατώτερη ποιότητα της δέσμης με εγγενή αστιγματισμό (ελλειπτικό σχήμα δέσμης), μεγαλύτερη και πιο σύνθετη συσκευασία, δύσκολο να ενσωματωθεί σε μεγάλες δύο συστοιχίες διαστάσεων.

Εφαρμογή:Ο εργάτης των προηγούμενων συστημάτων LIDAR, που χρησιμοποιείται κυρίως σε μηχανική περιστροφή και υβριδικό στερεό - αρχιτεκτονικές κατάστασης.

2. Vertical - επιφάνεια κοιλοτήτων - Εκπομπή λέιζερ (VCSEL)

Αρχή τεχνολογίας:Το φως εκπέμπεται κάθετα από την επάνω επιφάνεια του τσιπ ημιαγωγών. Αυτό επιτρέπει τη δοκιμή στο επίπεδο των πλακιδίων και τον φυσικό σχηματισμό ενός - διαστάσεων και δύο - διαστασιακών συστοιχιών.

Χαρακτηριστικά:

Φόντα:Η ανώτερη ποιότητα δέσμης (συμμετρικό, κυκλικό προφίλ), χαμηλό ρεύμα κατωφλίου, χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας, εξαιρετικά υψηλή αξιοπιστία και απλή συσκευασία λόγω εκπομπής επιφανειών. Η έλευση τουMulti - Junction (MJ)Η τεχνολογία, όπου τα πολλαπλά ενεργά στρώματα στοιβάζονται, αύξησε δραματικά την πυκνότητα ισχύος τους σε ανταγωνιστικά χέλια.

Μειονεκτήματα:Ιστορικά χαμηλότερη πυκνότητα ισχύος σε σύγκριση με τα χέλια, αν και αυτό το κενό έχει κλείσει από το MJ - VCSels.

Εφαρμογή:Αρχικά χρησιμοποιείται σε ηλεκτρονικά στοιχεία καταναλωτή (π.χ. ID προσώπου smartphone). MJ - Οι συστοιχίες VCSEL είναι τώρα η κυρίαρχη επιλογή για στερεά - State Lidar τύπους, ειδικάΆμεση ώρα - της πτήσης -καιΦλας Lidar, όπου απαιτείται ένα μεγάλο, ομοιόμορφο πεδίο φωτισμού.

3. Laser Fiber Laser

Αρχή τεχνολογίας:Χρησιμοποιεί ένα σπάνιο - γη - doped οπτική ίνα ως μέσο κέρδους. Είναι πολύπλοκα συστήματα που συχνά περιλαμβάνουν λέιζερ σπόρων και ενισχυτές.

Χαρακτηριστικά:

Φόντα:Εξαιρετική ποιότητα δέσμης (διάθλαση - περιορισμένη), πολύ υψηλές και μέσες εξουσίες και είναι η κύρια πηγή για το μήκος κύματος των 1550 nm, αξιοποιώντας το μάτι της - πλεονεκτήματα ασφαλείας για την ανίχνευση εύρους -.

Μειονεκτήματα:Πολύ υψηλό κόστος, μεγάλο μέγεθος και συντελεστής μορφής, σύνθετη συναρμολόγηση και υψηλότερη κατανάλωση ενέργειας σε σύγκριση με τις δίοδοι ημιαγωγών.

Εφαρμογή:Χρησιμοποιείται κυρίως στην απόδοση - κρίσιμες εφαρμογές όπου η μέγιστη εμβέλεια και η ακρίβεια είναι πρωταρχικά, όπως στρατιωτικά lidar, τοπογραφική τοποθέτηση και υψηλή - end FMCW LIDAR συστήματα που απαιτούν συνεκτικές, στενές πηγές - linewidth.

Σύγκριση τεχνολογίας και μελλοντικές τάσεις

Συγκριτικός πίνακας συνοπτικών:

Μελλοντικές τάσεις:

Η υπεροχή των VCSELS:Το Multi - Junction VCSEL τεχνολογία στερεοποιεί τη θέση της ως την προτιμώμενη λύση για την επόμενη - γενιά, κλιμακωτή στερεά - κατάσταση LIDAR λόγω του τέλειου συνδυασμού της απόδοσης, ενσωμάτωσης και μελλοντικού κόστους - κάτω δυναμικό.

Μετανάστευση μήκους κύματος:Η αύξηση της έρευνας και της ανάπτυξης σε λέιζερ ημιαγωγών 1550 nm (π.χ. IngaAS - βασίζεται) στοχεύει να μειώσει το κόστος αυτού του ανώτερου μήκους κύματος, καθιστώντας το μακρύ - εύρος, υψηλό - LIDAR πιο προσβάσιμο.

Chip - Επίπεδο ενσωμάτωσης και φωτονική πυριτίου:Το μέλλον έγκειται στην ενσωμάτωση της πηγής λέιζερ, της ηλεκτρονικής οδήγησης και των οπτικών εξαρτημάτων (όπως οι οδοντωτοί δοκοί) σε ένα ενιαίο τσιπ ή συσκευασία. Η Silicon Photonics (SIPH) υπόσχεται να επιτρέψει στο κόστος Ultra - μικρής, χαμηλής - και εξαιρετικά αξιόπιστο lidar - στο {{4} a - chip solutions.

Προώθηση του FMCW Lidar:Καθώς η τεχνολογία FMCW ωριμάζει, η ζήτηση για εξαιρετικά συνεκτική, στενή - πηγές λέιζερ γραμμής (π.χ. συντονισμένα λέιζερ) θα αναπτυχθεί, οδηγείται από τα εγγενή πλεονεκτήματα της στην ανίχνευση ταχύτητας και την ανοσία στην παρεμβολή ηλιακού φωτός.

Επιλέγοντας μια μονάδα λέιζερ για το σύστημα LIDAR σας

Η επιλογή της σωστής τεχνολογίας είναι ένα συστημάτων - απόφαση επιπέδου βάσει της εφαρμογής:

Καθορίστε τις απαιτήσεις ανά εφαρμογή:

Automotive (παραγωγή σειράς):Δίνει προτεραιότητατο κόστος, η αξιοπιστία, το συμπαγές μέγεθος και η χαμηλή κατανάλωση ενέργειαςγια την κάλυψη αυστηρών προσόντων αυτοκινήτων (AEC - Q102).Συστοιχίες VCSELείναι ο κορυφαίος υποψήφιος.

Ρομποτική/AGVS:ΑπαιτείΜεσαίο - απόδοση εύρους, υψηλή αξιοπιστία και χαμηλή - έως - μεσαίο κόστος. Και οι δύο905nm χέλιακαιVCSELSείναι κατάλληλες επιλογές.

Advanced Driver - Συστήματα βοήθειας (ADAS):Ισορροπίααπόδοση και κόστος. Επί του παρόντος κυριαρχείται από905 nmΠηγές, με1550 nmνα διερευνηθεί για χαρακτηριστικά οχήματος premium.

Τοποθεσία & Βιομηχανία:Απαιτείμέγιστη απόδοση, ακραία εμβέλεια και υψηλή ακρίβεια. Λέιζερ ινών 1550 nmείναι το πρότυπο εδώ, παρά το κόστος τους.

Σκέψεις επιλογής κλειδιών:

Εμπόριο απόδοσης - offs:Βελτιστοποιήστε το εμπόριο - OFF μεταξύμέγιστο εύρος, ανάλυση σύννεφων σημείου, ρυθμός πλαισίου,οπτικό πεδίο.

Θερμικός και ισχύος προϋπολογισμός:Βεβαιωθείτε ότι ο σχεδιασμός του συστήματος μπορεί να χειριστεί την κατανάλωση ενέργειας της μονάδας και να διαλυθεί η παραγόμενη θερμότητα.

Κανονιστική συμμόρφωση:Ο σχεδιασμός πρέπει να τηρεί τα πρότυπα ασφαλείας - (IEC 60825-1).

Αλυσίδα εφοδιασμού:Αξιολογήστε την ωριμότητα, την επεκτασιμότητα και τη μακροζωία του προμηθευτή λέιζερ.

Σύναψη

Η μονάδα διόδου λέιζερ είναι ο θεμελιώδης καθοριστικός παράγοντας των δυνατοτήτων του συστήματος LIDAR. Το τοπίο έχει εξελιχθεί από μία μόνο κυρίαρχη τεχνολογία (χέλι) σε ένα διαφορετικό οικοσύστημα όπουΤα χέλια, τα VCSEL και τα λέιζερ ινώνΚαθένα εξυπηρετεί ξεχωριστή απόδοση και τμήματα αγοράς. Η σαφής τροχιά της βιομηχανίας κινείται προς υψηλότερη ολοκλήρωση, χαμηλότερο κόστος και βελτιωμένη απόδοση, οδηγείται κυρίως από καινοτομίες στοΠίνακας VCSELκαιφωτονική πυριτίουΤεχνολογίες. Καθώς αυτοί οι κινητήρες λέιζερ συνεχίζουν να προχωρούν, θα ξεκλειδώσουν το πλήρες δυναμικό του LIDAR, θα ανοίξουν το δρόμο για την πανταχού παρούσα υιοθέτησή του σε εφαρμογές αυτοκινήτων, βιομηχανικών και καταναλωτών και θα επιτρέψουν πραγματικά το επόμενο κύμα αυτόνομης αντίληψης.

Στοιχεία επικοινωνίας:

Εάν έχετε οποιεσδήποτε ιδέες, μη διστάσετε να μας μιλήσετε. Ανεξάρτητα από το πού είναι οι πελάτες μας και ποιες είναι οι απαιτήσεις μας, θα ακολουθήσουμε τον στόχο μας να παρέχουμε στους πελάτες μας υψηλής ποιότητας, χαμηλές τιμές και την καλύτερη υπηρεσία.