雷達作為車輛避障的重要手段，現在已經從最初僅有超聲波雷達發展到超聲波雷達、毫米波雷達和激光雷達互補共存的階段，激光雷達以其分辨率高的優勢，迎來快速增長的時期，無人駕駛技術已是大勢所趨，車載的激光雷達近幾年出現爆發式增長的局面。今天給大家介紹一下激光雷達核心器件激光器的分類及選擇：

  一、激光雷達技術路線

  激光雷達根據掃描方式和測距原理的不同分為不同的激光雷達，不同技術路線的激光雷達有著不同的優勢。如TOF技術路線的優勢在成熟度，綜合成本、FMCW 技術路線優勢在于長距離，抗干擾。目前dTOF技術路線為市場主導方案。

  二、激光器的分類

  激光光源是車載激光雷達的核心器件之一。目前常見的幾種光源主要包括邊發射激光器(EEL)、垂直腔面發射激光器(VCSEL)、固體激光器以及光纖激光器等。

  1、邊發射激光器(EEL)

  用于激光雷達的邊發射激光器，最常用的是InGaAs/GaAs應變量子阱脈沖激光二極管(PLD, Pulsed laser diode)，波長以905 nm最為流行。

  905 nm 脈沖激光二極管在測距領域已廣泛應用很多年，技術也是突飛猛進。激光器芯片的發射單元結構已由單層發展到兩疊層或三疊層甚至四疊層。隨著激光雷達對905 nm 脈沖激光二極管輸出功率及光學點陣云要求的提高，激光雷達所需的芯片結構也由單通道發展到4通道，甚至6通道或8通道。

  常見的905 nm PLD的封裝結構是TO、蝶式、尾纖以及更好的散熱基座上直接安裝芯片等。

  2、垂直腔面發射激光器(VCSEL)

  VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)是一種垂直表面出光的新型激光器，其制造工藝與邊發射半導體激光器相兼容，且大規模制造的成本很低。另一方面，VCSEL的生長結構更易于芯片級的二維VCSEL陣列，不僅可以提高輸出功率，還為設計各種復雜結構的點陣光源提供了可能。

  近年來，車載激光雷達及3D感知發展非常迅速，引得國內外大量廠商在VCSEL領域布局，國外廠商包括Lumentum、Finisar、Osram、II-VI等，國內蘇州長光華芯建成投產了國內首條具有完整生產工藝的VCSEL芯片生產線，提供850～940 nm波段的VCSEL產品，適用于飛行時間(ToF)和結構光(Structured light)的方案。

  3、光纖激光器

  1550 nm波長的激光光源也是某些車載激光雷達產品選擇的光。1550 nm激光雷達一般采用光纖激光器作為光源。

  4、固體激光器

  固體激光器是閃光式車載激光雷達(Flash LiDAR)技術路線的激光光源方案。閃光式激光雷達是真正意義上的固態面激光雷達，激光雷達內部沒有任何掃描或運動部件。

  三、激光器的選擇

  激光光源的選擇需綜合考慮實際應用環境、激光雷達技術方案、性能需求以及成本需求，需要多種類型的激光光源來適應不同的道路環境。

  邊發射激光器(EEL)邊緣發射激光器具有高功率密度和高脈沖峰值功率，非常適合使用APD探測器的激光雷達系統。

  VCSEL 具有很高的吸引力，因為它有可能將2D發射器陣列和2D SPAD探測器陣列組合成一個沒有運動部件的激光雷達系統。

  光纖激光器輸出功率高、光束質量好、速度快，是高性能系統的理想選擇，但其復雜性顯著增加。

  四、激光雷達系統波長的選擇

  需要從背景噪聲、人眼安全、探測器以及系統波長幾方面綜合考慮。

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

  1550 nm激光遠離人眼吸收的可見光光譜，相比于905 nm激光, 同等功率的1550 nm激光人眼安全性提高40倍。

  相較于905 nm激光雷達，1550 nm激光雷達在光源及探測器成本、體積以及供應鏈成熟度上還有明顯的不足。

  綜上，各波長各有優劣，需結合激光雷達的系統設計從而選擇合適的波長。根據不同的駕駛環境需要，邊發射型半導體激光器，VCSEL激光器，固體激光器，光纖激光器都有各自的用武之地。