【導讀】LiDAR（激光探測與測距，激光雷達）已經(jīng)成為測距應用中的一種關(guān)鍵技術(shù)，隨著(zhù)技術(shù)越來(lái)越成熟與產(chǎn)品價(jià)格更趨合理，使其應用越來(lái)越廣泛。本文將為您介紹LiDAR技術(shù)的發(fā)展，以及來(lái)自ROHM的激光二極管解決方案。
能夠準確感測物體之間距離的LiDAR技術(shù)
LiDAR是由ToF（飛行時(shí)間）系統（光源和ToF傳感器或圖像傳感器等）等組成，用來(lái)感測周?chē)闆r的一種應用，通常是通過(guò)一束脈沖雷射來(lái)測量目標的距離等參數。激光雷達在測繪學(xué)、考古學(xué)、地理學(xué)、地貌、地震學(xué)、林業(yè)、遙感以及大氣物理等領(lǐng)域都有應用。此外，這項技術(shù)還用于機載激光地圖測繪、激光測高、激光雷達等高線(xiàn)繪制等具體應用中。
激光雷達最基本的工作原理與無(wú)線(xiàn)電雷達并沒(méi)有區別，即由雷達發(fā)射系統發(fā)送一個(gè)信號，經(jīng)目標反射后被接收系統收集，通過(guò)測量反射光的運行時(shí)間而確定目標的距離。因為光速是已知的，所以根據發(fā)射光的發(fā)出時(shí)間和后向散射光的接收時(shí)間的時(shí)間差，就可計算出激光器與物體之間的距離，這就是激光雷達能測距的原理。
激光二極管（LD）則是激光雷達的關(guān)鍵器件之一，它是一種激光生成器，其工作物質(zhì)是半導體，屬于固體激光生成器，大部份激光二極管在結構上與一般二極管相似。此種電子器件早在1962年出現，早期只能夠發(fā)出低亮度的紅光，及后發(fā)展出其他單色光的版本，時(shí)至今日，能夠發(fā)出的光已經(jīng)遍及可見(jiàn)光、紅外線(xiàn)及紫外線(xiàn)，亮度亦提高到相當高的程度，激光二極管具有效率高、體積小、壽命長(cháng)的優(yōu)點(diǎn)。
更遠、更準確及更低功耗的激光二極管
近年來(lái)，在掃地機器人、AGV（工業(yè)用自動(dòng)駕駛車(chē)輛）和自動(dòng)駕駛汽車(chē)等需要自動(dòng)化工作的廣泛應用中，可以準確測量距離和識別空間的LiDAR日益普及。在這種背景下，為了能夠更遠、更準確及更低功耗地檢測到信息，這對提高作為光源的激光二極管的性能提出了更高要求。
全球知名半導體制造商ROHM一直致力于開(kāi)發(fā)、供應包括LED在內的FP激光二極管和VCSEL（垂直腔面發(fā)射激光器）產(chǎn)品，最近此類(lèi)產(chǎn)品在掃地機器人和監控攝像頭等領(lǐng)域的ToF傳感器光源等應用中日益普及。
同時(shí)，ROHM利用在推出各種產(chǎn)品過(guò)程中積累的光學(xué)元器件的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗和技術(shù)，持續推進(jìn)在更大程度地發(fā)揮出元器件的性能，并進(jìn)一步提高輸出功率的研發(fā)。ROHM還通過(guò)元器件的開(kāi)發(fā)及其在模塊中的應用，開(kāi)發(fā)出眾多各具優(yōu)勢的傳感器光源產(chǎn)品，為提高距離測量和空間識別系統的精度做出了貢獻。
75W高輸出功率的激光二極管
日前，ROHM開(kāi)發(fā)出一款高輸出功率半導體激光二極管――RLD90QZW3，非常適用于搭載測距和空間識別用LiDAR的工業(yè)設備領(lǐng)域的AGV和服務(wù)機器人、消費電子設備領(lǐng)域的掃地機器人等應用。
ROHM已經(jīng)擁有實(shí)現了更窄的激光線(xiàn)寬的自有專(zhuān)利技術(shù)，有助于LiDAR支持更遠的距離并實(shí)現更高的精度。25W高輸出功率激光二極管RLD90QZW5從2019年開(kāi)始量產(chǎn)，在以消費電子設備領(lǐng)域為主的應用中越來(lái)越多地被采用。此次，為了將應用擴展到市場(chǎng)日益增長(cháng)的工業(yè)設備領(lǐng)域，ROHM開(kāi)發(fā)出75W高輸出功率的激光二極管RLD90QZW3。
RLD90QZW3是一款紅外75W高輸出功率激光二極管，針對利用3D ToF系統進(jìn)行測距和空間識別的LiDAR而開(kāi)發(fā)。利用ROHM自有的元器件開(kāi)發(fā)技術(shù)，在業(yè)界同等輸出功率激光二極管中實(shí)現了225μm的超窄線(xiàn)寬，與線(xiàn)寬290μm、溫度相關(guān)性0.25nm/℃的普通產(chǎn)品相比，線(xiàn)寬縮窄22%，實(shí)現了高光束性能。
同時(shí)，通過(guò)使發(fā)光強度更均勻，并利用激光波長(cháng)較低的溫度相關(guān)性，激光波長(cháng)的溫度相關(guān)性低至0.15nm/℃，與普通產(chǎn)品相比可降低40%，不易受溫度變化的影響，因此可穩定發(fā)揮高性能，因此有助于LiDAR在各種環(huán)境下實(shí)現長(cháng)距離應用，而在測量距離相等的情況下，也有助于實(shí)現和更高精度。此外，與窄線(xiàn)寬存在此消彼長(cháng)關(guān)系的光電轉換效率（PCE），也達到了與普通產(chǎn)品同等的21%（正向電流24A、75W輸出時(shí)），因此在采用RLD90QZW3時(shí)無(wú)需擔心會(huì )增加功耗。如欲了解更多信息，請訪(fǎng)問(wèn)RLD90QZW3產(chǎn)品頁(yè)面：https://www.rohm.com.cn/products/laser-diodes/high-power-lasers/rld90qzw3-product。
目前，ROHM正在開(kāi)發(fā)具有120W高輸出功率和車(chē)載級（符合AEC-Q102標準）激光二極管產(chǎn)品。未來(lái)，ROHM將繼續為包括汽車(chē)領(lǐng)域在內的安全、便捷的LiDAR應用產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)貢獻力量。
多樣化支持工具加快產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度
為了協(xié)助客戶(hù)的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，支持產(chǎn)品快速引入市場(chǎng)，ROHM在官網(wǎng)上免費提供評估和導入新產(chǎn)品所需的豐富設計數據，其中包括含有驅動(dòng)電路設計方法的應用指南、電路板開(kāi)發(fā)用的數據和仿真用的模型（SPICE模型、Ray數據）等。
此外，ROHM也推出單通道LiDAR（REFLD001）參考設計，這是一款單通道LiDAR演示板，可讓您使用LiDAR ToF范圍技術(shù)檢查高速光學(xué)前端的運行情況，測量距離可達50m。
REFLD001參考設計基于LiDAR ToF技術(shù)，使用方便，便于客戶(hù)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。此外，通過(guò)高速開(kāi)關(guān)可實(shí)現低功耗的遠距離測量。REFLD001采用ROHM 905nm 75W RLD90QZW3不可見(jiàn)激光二極管，可支持遠距離測量，在相同LD功率條件下提供更省電的15nsec脈沖激光器，且所有系統都是采用單一電源供應。LiDAR ToF架構可應用于汽車(chē)以及消費和工業(yè)機械領(lǐng)域，可廣泛應用于LiDAR激光雷達、距離測量工具、安全傳感器／接近傳感器、BIM（建筑信息模型）、停車(chē)輔助系統、機器人吸塵器、AGV等產(chǎn)品。
結語(yǔ)
隨著(zhù)高功率激光二極管的推出，使得LiDAR應用的效能表現越來(lái)越好，市場(chǎng)接受度也逐漸攀升。由ROHM推出的紅外75W高輸出功率激光二極管具備更高的精度與更低的功耗，并提供完整的技術(shù)支持，將是LiDAR應用的更佳器件選擇。
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