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炬光科技:激光雷达应用中VCSEL变得炙手可热,厂商如何应对?

来源:华强电子网 作者:李勇 发布时间:2022-04-14

摘要: 目前已经发布的将搭载激光雷达的乘用车中,大多采用的都是MEMS混合固态激光雷达,而随着L3级别以上自动驾驶对于路面数据的要求提高,以及体积与成本等的考量,未来纯固态激光雷达将会成为主流,光源技术也将会从边发射激光器(EEL)逐渐过渡到垂直腔

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目前已经发布的将搭载激光雷达的乘用车中,大多采用的都是MEMS混合固态激光雷达,而随着L3级别以上自动驾驶对于路面数据的要求提高,以及体积与成本等的考量,未来纯固态激光雷达将会成为主流,光源技术也将会从边发射激光器(EEL)逐渐过渡到垂直腔面发射激光器(VCSEL)。

在谈到目前激光雷达的主流光源时,炬光科技汽车事业部副总经理李勇认为,由于EEL的峰值功率密度最高,激光器标准化程度高,供应链相对成熟,所以目前是激光雷达行业旋转式激光雷达和MEMS激光雷达中的主流光源技术。

“VCSEL作为近年来在智能手机被广泛采用的激光器技术,应用于激光雷达具有波长稳定性好、可靠性高、成本低等优势。但是目前成熟的VCSEL芯片方案更多是为结构光、iToF等应用而开发,用于激光雷达峰值功率需要提高、车规可靠性需要验证,因此当前用于激光雷达的VCSEL属于老技术升级后用于新应用。炬光科技推出的AX01模块采用多结高峰值功率VCSEL芯片+车规级diffuser,集成了短脉冲电源易于客户测试使用,是dToF闪光式短距雷达的首选光源。” 李勇向《华强电子》记者表示。

对于当前的车载激光雷达市场,李勇认为未来三到五年能在成本和性能上取得较好平衡并最有可能进入量产的技术路线是:前向使用1台EEL线光斑一维扫描式激光雷达,实现200m以上120~140°× 25°远距探测,侧向、后向使用3~5台基于VCSEL大视场角的低成本Flash激光雷达实现短距探测(补盲、防撞、防追尾等)。

不过在光源方面,李勇也比较看好VCSEL未来能够全面替代EEL。“随着VCSEL技术的进步和亮度的提升,基于VCSEL的线光斑一维扫描激光雷达以后可能取代基于EEL的线光斑一维扫描雷达。另外,为了增加侧向和后向的探测距离,电子扫描的VCSEL多区拼接Flash激光雷达可能取代VCSEL大视场角激光雷达。炬光科技的产品开发技术路线正是基于这一市场趋势做出的规划。”

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终端驱动一直以来都是VCSEL发展的主旨。无论是光通信中的光模块、消费电子3D传感还是激光雷达等应用,不同的应用场景对于VCSEL的性能需求都有所不同。VCSEL如今在激光雷达应用中的炙手可热,其实还是离不开终端驱动。炬光科技2016年开始研发固态激光雷达模块,是适应当时自动驾驶发展的阶段,根据需求而做出的决策。据李勇介绍,炬光科技自2016年起开始研发的高峰值功率固态激光雷达光源模块,已于2019年与德国某Tier 1公司签订批量供应合同,2020年完成自动化产线建设、产品可靠性验证等开发工作,进入量产爬坡和交付阶段,为行业内首次实现固体激光雷达发射模块的规模化量产。2020年7月公司还正式通过了IATF16949汽车质量体系认证(包括设计与制造),同时通过了德国汽车工业协会VDA 6.3过程审核,为未来的业务发展打好了质量体系基础。李勇表示,针对市场需求变化,炬光科技在各种激光雷达方案上都有相应的产品和服务提供。比如针对面向Robotaxi市场的机械式激光雷达,可以提供性能优越的快轴准直镜、快慢轴一体镜等标准微透镜元件;针对面向ADAS乘用车市场的MEMS或转镜扫描类激光雷达,提供创新性的905nm EEL线光斑发射模块,可以取代传统的单点或多点光源,配合新型线列探测器实现等效高线束;针对Flash激光雷达,可以提供基于固体激光的超高峰值功率AL01激光发射模块以及基于VCSEL光源的300W面光斑模块等等。

国内激光雷达行业目前的主要现状是,在整体方案上倾向于采用稳妥的有成熟市场需求、可以快速出样的机械旋转式雷达方案,在发射端则为了控制成本经常采用标准的EEL芯片配合低成本柱镜进行光斑整形。也有不少初创企业提供创新型的激光雷达方案,但整体来看,从光电器件端开始投入研发、采用高性能器件的动力不足。

随着自动驾驶技术的发展,VCSEL在激光雷达上占据的地位将会进一步提高。因此,在激光雷达等终端驱动的VCSEL市场下,拥有丰富的技术储备、快速且可靠的量产能力,是企业能够迅速市场需求不断变化的有力保障。而作为激光雷达的上游供应商,VCSEL厂商整合模块、相关元件等,提供更加完整的解决方案,能够在成本、设计、服务上占领优势,抢得市场先机。

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