雷達(dá)作為車輛避障的重要手段，現(xiàn)在已經(jīng)從最初僅有超聲波雷達(dá)發(fā)展到超聲波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)互補(bǔ)共存的階段，激光雷達(dá)以其分辨率高的優(yōu)勢(shì)，迎來快速增長(zhǎng)的時(shí)期，無人駕駛技術(shù)已是大勢(shì)所趨，車載的激光雷達(dá)近幾年出現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)的局面。

目前車載激光雷達(dá)的光源跟掃地機(jī)中的激光雷達(dá)一樣， 大多采用905 nm的激光器，存在人眼安全問題， 特別是在工作距離達(dá)到150 m以上，905 nm的激光器的光功率超過了人眼安全的閾值時(shí)，必須采用人眼安全波段的激光器，1550 nm就是人眼安全波段的典型代表，在同樣的光斑大小和脈寬條件下，1550 nm激光的最大允許曝光量和最大允許峰值光功率值均比905 nm激光高出幾個(gè)數(shù)量級(jí)。

2、介紹一下幾種常見的雷達(dá)激光器

2.1 EEL激光器

用于激光雷達(dá)的邊發(fā)射激光器，最常用的是InGaAs/GaAs應(yīng)變量子阱脈沖激光二極管（PLD， Pulsed laser diode），波長(zhǎng)以905 nm最為流行。

相較于1550 nm波長(zhǎng)，905 nm的主要優(yōu)點(diǎn)是硅在該波長(zhǎng)處吸收光子，而硅基光電探測(cè)器通常比探測(cè)1550 nm光所需的銦鎵砷（InGaAs）近紅外探測(cè)器更加成熟，從成本和整體成熟度方面來講是大批量應(yīng)用的必然選擇，性價(jià)比更高。

因此，為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的測(cè)距，首先選擇905 nm脈沖激光二極管，再使激光脈沖的峰值功率盡可能大。同時(shí)對(duì)于高精度的激光雷達(dá)方案，激光脈沖的寬度和上升沿質(zhì)量對(duì)后續(xù)時(shí)間間隔的精確測(cè)量具有重要意義。905 nm脈沖激光二極管常見于掃描式激光雷達(dá)，包括機(jī)械旋轉(zhuǎn)式和MEMS固態(tài)激光雷達(dá)。

905 nm 脈沖激光二極管在測(cè)距領(lǐng)域已廣泛應(yīng)用很多年，技術(shù)也是突飛猛進(jìn)。激光器芯片的發(fā)射單元結(jié)構(gòu)已由單層發(fā)展到兩疊層或三疊層甚至四疊層。

隨著激光雷達(dá)對(duì)905 nm 脈沖激光二極管輸出功率及光學(xué)點(diǎn)陣云要求的提高，激光雷達(dá)所需的芯片結(jié)構(gòu)也由單通道發(fā)展到4通道，甚至6通道或8通道。這樣，905 nm 激光器的峰值功率隨之顯著增加，由單通道結(jié)構(gòu)約75 W提高到多通道結(jié)構(gòu)400 W甚至近千瓦。

常見的905 nm PLD的封裝結(jié)構(gòu)是TO、蝶式、尾纖以及更好的散熱基座上直接安裝芯片等。德國歐司朗（Osram）公司是全球905 nm PLD主要的生產(chǎn)商，封裝結(jié)構(gòu)涉及到塑料TO-can、金屬TO-can，以及陶瓷基座上直接封裝芯片，峰值功率75 W到400 W不等， 單個(gè)通道電流40 A，峰值光功率最高達(dá)125 W，能效高達(dá)33%。

而四通道的芯片具有四個(gè)發(fā)射區(qū)，光功率高達(dá)480W，使得激光的探測(cè)范圍要遠(yuǎn)得多。

日本濱松光子公司也發(fā)布了4通道905 nm脈沖激光二極管，典型的基座上直接封裝芯片的結(jié)構(gòu)，可以滿足車規(guī)級(jí)的使用要求。

此外，還有Excelitas Technologies、Laser Components、OSI LaserDiode Inc.、Wavespectrum Laser Group、瑞波光電等。

激光雷達(dá)廠商在使用多通道高峰值功率PLD時(shí)，需要解決納秒級(jí)大電流驅(qū)動(dòng)電源及光學(xué)準(zhǔn)直兩個(gè)技術(shù)難題，西安炬光科技推出了集成了8通道PLD，如圖3所示，高速驅(qū)動(dòng)，光學(xué)整形的一體化雷達(dá)光源模塊，該模塊產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)900W峰值功率輸出，0.1x 25 °的準(zhǔn)直光斑輸出。

這樣的高度集成光源模塊為激光雷達(dá)廠商解決了光源使用中的技術(shù)難題，降低了使用高功率PLD光源的技術(shù)門檻，是遠(yuǎn)距離車載激光雷達(dá)產(chǎn)品的優(yōu)選光源。

垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）

VCSEL（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）是一種垂直表面出光的新型激光器，其制造工藝與邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器相兼容，且大規(guī)模制造的成本很低。另一方面，VCSEL的生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)更易于芯片級(jí)的二維VCSEL陣列，不僅可以提高輸出功率，還為設(shè)計(jì)各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)的點(diǎn)陣光源提供了可能。

VCSEL目前已廣泛應(yīng)用在消費(fèi)電子、工業(yè)控制、光通信等領(lǐng)域，是3D傳感的主要光源技術(shù)，隨著光功率的不斷提升，VCSEL在車載雷達(dá)、智能機(jī)器人等中長(zhǎng)距領(lǐng)域也逐步開始得到應(yīng)用。

近年來，車載激光雷達(dá)及3D感知發(fā)展非常迅速，引得國內(nèi)外大量廠商在VCSEL領(lǐng)域布局，國外廠商包括Lumentum、Finisar、Osram、II-VI等，國內(nèi)蘇州長(zhǎng)光華芯建成投產(chǎn)了國內(nèi)首條具有完整生產(chǎn)工藝的VCSEL芯片生產(chǎn)線，提供850～940 nm波段的VCSEL產(chǎn)品，適用于飛行時(shí)間（ToF）和結(jié)構(gòu)光（Structured light）的方案。

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