激光雷達技術(shù)一直在汽車的感知系統(tǒng)中扮演著舉足輕重的角色，近幾年來，高級輔助駕駛技術(shù)飛速發(fā)展，自動駕駛概念也一次次出現(xiàn)在人們視野當中，隨著自動駕駛技術(shù)逐步落地，激光雷達系統(tǒng)也迎來了更大的發(fā)揮舞臺。

1550nm和905nm， 兩強相遇，誰勝一籌？

先說激光雷達系統(tǒng)中發(fā)射器部分，1550nm光纖激光器功率大，光束質(zhì)量好，擁有更高的人眼安全閾值。905nm邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器基于InGaAs/GaAs材料，成本低且技術(shù)成熟。

圖一. 905nm和1550nm激光器主要性能比較

再從適配兩個波長的探測器角度考量，基于1550nm光纖激光器的激光雷達系統(tǒng)無法搭配常規(guī)的硅探測器，而需要用到更加昂貴的銦鎵砷（InGaAs）探測器，因此在價格上較基于905nm激光雷達系統(tǒng)會更為昂貴。即便拋開成本因素，就探測效率，響應(yīng)速度，工作溫度范圍幾方面而言，針對905nm的硅探測器也具有明顯優(yōu)勢。

圖二. 針對905nm和1550nm探測器主要性能比較

由于發(fā)射器和探測器方面的優(yōu)勢，使用905nm邊發(fā)射激光器的激光雷達系統(tǒng)已然在市場中占據(jù)主導(dǎo)地位，成為大多數(shù)激光雷達廠商理想的選擇。

何為波長穩(wěn)定技術(shù)？

激光器發(fā)射一定波長的信號光到達周圍環(huán)境，經(jīng)環(huán)境反射后的信號光由探測器捕捉接收，隨后進行信號處理，實現(xiàn)測距和測繪，這便是激光雷達系統(tǒng)的基本工作原理。其中使用光學(xué)濾波片將非信號波段過濾，只允許包含信號光的波段到達探測器，對于提高信噪比進而提升激光雷達靈敏度尤為重要。允許信號光通過的帶寬越寬，意味著同樣帶寬的背景噪聲（主要來自太陽輻射）也會到達探測器，影響信噪比。如果能將信號光的波長在激光雷達的工作溫度范圍內(nèi)限制在比較小的區(qū)間，則可有效縮窄探測器端的光學(xué)濾波片帶寬，大幅提升信噪比。

傳統(tǒng)的邊發(fā)射激光器雖然在功率密度等關(guān)鍵參數(shù)上有著無可比擬的優(yōu)勢，但較大的波長隨溫度漂移系數(shù)（約0.28nm/K）在有些應(yīng)用上受到限制。在-20°C到+125°C的工作溫度范圍內(nèi)，波長漂移約40nm，再加上激光器本身的波長產(chǎn)出分布有約+/-10nm的范圍，如不使用額外的控溫設(shè)計，接收端光學(xué)濾光片帶寬應(yīng)至少保持60nm寬度，以便信號的有效接收和利用。

圖三. 傳統(tǒng)邊發(fā)射激光器波長隨溫度漂移特性

艾邁斯歐司朗集團最新研發(fā)的基于905nm邊發(fā)射激光器的波長穩(wěn)定技術(shù)，實現(xiàn)了激光器在-20°C到+125°C的工作溫度范圍內(nèi)波長漂移僅在10nm，相比于目前的技術(shù)，波長漂移降低至原來的1/4。再加上生產(chǎn)工藝的不斷優(yōu)化，波長產(chǎn)出分布由原來的+/-10nm提升到+/-7nm，進一步壓縮發(fā)射端激光器的波長波動范圍。在不加任何控溫設(shè)計的情況下，即可將接收端光學(xué)濾波片帶寬縮小至24nm。

圖四. 使用（綠色虛線）/不使用（黑色虛線）波長穩(wěn)定技術(shù)對應(yīng)的濾波片帶寬比較

波長穩(wěn)定技術(shù)優(yōu)勢何在？

新的波長穩(wěn)定技術(shù)還將為激光雷達系統(tǒng)帶來多個關(guān)鍵優(yōu)勢，進一步為激光雷達賦能。在激光雷達保持同樣的輸出功率不變的情況下，如果光學(xué)濾波片帶寬可以減少50%，激光雷達測距范圍將可增加約15%到30%。換個角度來講，如保持相同的目標探測距離，在波長穩(wěn)定技術(shù)的加持下，可實現(xiàn)以更低的功率驅(qū)動激光器，預(yù)計檢測相同目標所需的激光功率將比現(xiàn)有激光技術(shù)降低 25%-40%，有效降低耗能，大大提高激光雷達工作效能。

應(yīng)用新波長穩(wěn)定技術(shù)的傳統(tǒng)雷達系統(tǒng)可通過精簡TEC等控溫器件而減輕自身體積、重量以及成本，為汽車設(shè)計預(yù)留更多想象的空間。除此之外還可以激光器的光譜優(yōu)化光電探測器的響應(yīng)曲線以提高響應(yīng)度和效率，進一步提升整個雷達系統(tǒng)的靈敏度以及整體性能。

艾邁斯歐司朗長期深耕于傳感與光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，持續(xù)推動創(chuàng)新，并一直致力于為客戶提供具有競爭力的激光雷達解決方案?；谛虏ㄩL穩(wěn)定技術(shù)，我們可以更好的幫助客戶完成一臺性能與性價比兼具且滿足人眼安全需求的基于905 nm的激光雷達，助力合作伙伴在日趨激烈的競爭中脫穎而出。（文：艾邁斯歐司朗集團系統(tǒng)解決方案工程經(jīng)理——孫文軒）

轉(zhuǎn)載請標注來源！更多LED資訊敬請關(guān)注官網(wǎng)或搜索微信公眾賬號（LEDinside）。