Oberflächenemittierende Laser mit vertikaler Kavität

LiDAR ist eine entscheidende Komponente von ADAS (Advanced Driving Assisting System), AVs (Autonomous Vehicles) und industriellen Automatisierungssystemen. Hocheffiziente VCSELs (Vertical-Cavity Surface Emitting Lasers) mit ihrem geringen Platzbedarf, attraktiven Preisen und ihrer bemerkenswerten Zuverlässigkeit und Leistung werden sich zweifellos zunehmend positiv auf die LiDAR-Branche auswirken. 100-prozentige Solid-State-LiDAR-Systeme zeigen ein großes Potenzial als nächste Evolution in der LiDAR-Technologie, die darauf abzielt, traditionelle sperrige und teure LiDAR-Systeme mit mechanischer Drehung und mikroelektromechanischen Systemen (MEMs) zu ersetzen. Brandnew ist bestrebt, der LiDAR-Branche hochwertige, zuverlässige und erschwingliche VCSEL-Lösungen anzubieten.

Flash-LiDAR- und OPA-LiDAR-Systeme (Optical Phase Array) weisen die 100-prozentige Solid-State-LiDAR-Klassifizierung auf und verfügen nicht über bewegliche Teile, wodurch der Vibrationseffekt minimiert wird. Alle Komponenten können auf einer einzigen Platine integriert werden, um die Größe zu reduzieren, die Leistung zu erhöhen und die Robustheit zu verbessern.

Das Prinzip von Solid-State Flash LiDAR besteht darin, das FOV mit einem einzigen Blitz von einer Weitwinkel-Laserquelle zu beleuchten und dann das zurückgestreute Licht durch eine Reihe von Fotodetektoren zu erkennen, ähnlich wie bei einer Kamera, die ein Bild pro Verschluss erfasst . OPA LiDAR verwendet ein 2D-Array aus Laseremittern und unabhängig gesteuerten Phasenschiebern, um beliebige Fernfeldmuster zu bilden und die Richtung des Strahls zu ändern. Dieses Konzept stammt aus der Phasenanordnung von Antennen in der Radartechnologie, nur im Nanomaßstab.

Reichweite, Wiederholrate und Auflösung sind die kritischen Parameter von LiDAR. Die Reichweite bezieht sich darauf, wie weit das LiDAR-System „sehen“ kann und dennoch genügend Daten hat, um ein Objekt zu unterscheiden. Die „Wiederholungsrate“ gibt an, wie häufig das LiDAR-System pulsiert und mit jedem Puls Bilder aufnimmt. Eine höhere Auflösung ermöglicht die Anwendung von mehr Datenpunkten innerhalb eines gegebenen FOV. Die folgende Tabelle zeigt einen Vergleich von Reichweite, Wiederholungsrate, Auflösung und Software-/Hardwarekomplexität zwischen verschiedenen LiDAR-Methoden.

Hochleistungs-VCSEL-Dioden mit kurzen Impulsbreiten und geringer Strahldivergenz sind die perfekte Wahl für Solid-State-LiDAR! VCSELs lassen sich einfach in Ihr System integrieren und bieten Gehäuseoptionen, einschließlich SMD 2016 und TO46 TO-Can. Mehrkanal-VCSEL-Arrays integrieren mehrere Chips in einem einzigen Gehäuse, 1x4-, 1x8-, 1x16-Arrays, während jeder Chip individuell gesteuert wird, um einzigartige Anwendungsanforderungen zu erfüllen.

VCSELs sind mit Wellenlängen von 850 nm und 940 nm erhältlich, wobei die Wellenlänge von 850 nm eine gute Durchdringung in Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit bietet. Silizium-CMOS-Fotodetektoren ermöglichen die Detektion dieser Wellenlängen mit hoher Empfindlichkeit. Gepulste optische Leistungen von 10 W bis 1000 W sind für Ziele auf kurze bis mittlere Entfernungen verfügbar. VCSELs, die kleinere Abstrahlwinkel bieten, ermöglichen eine verbesserte LiDAR-Auflösung.

Weitere Vorteile von VCSELs:

Einfache Integration mit photonischen und elektronischen Komponenten auf einer einzigen Platine.

Mehrere VCSEL-Chips können einfach gestapelt werden, wodurch Hochleistungslaserquellen bereitgestellt werden.

Passen Sie die Leistung für jeden VCSEL-Chip selektiv an, um das kritische Feld zu scannen.

Weniger Wellenlängendrift bei hohen Temperaturen, was zu einer hocheffektiven Signalerfassung führt.

Weniger empfindlich gegenüber Signalgeberfehlern.

Höhere Zuverlässigkeit.

Nicht zuletzt können Multi-Junction-VCSELs für LiDAR eine höhere Spitzenleistung bei einer kleineren Emissionsfläche erreichen, was die Komplexität des optischen Systems reduziert.

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