激光雷达激光二极管选择用于紧凑成像系统

已创建：January 7, 2020
已更新：July 1, 2024

尽管激光雷达通常在自动驾驶汽车的背景下被讨论，但激光雷达系统在汽车工业之外还有许多应用。需要环境感知的新型无人机可以在其它传感器旁边包含一个微型激光雷达系统，提供包含大量信息的周围环境图像。

在科学研究中的许多精确测量、飞机中的湍流测量以及其他常规大气测量也使用激光雷达系统。例如，激光雷达经常用于远程测量大气成分，如气溶胶颗粒、水蒸气、冰晶或痕量气体。散射激光雷达技术可以用来测量云底的高度或追踪污染羽流。无论您打算收集哪种类型的测量数据，您都需要为您的应用选择合适的激光雷达激光二极管。

激光雷达信号链

无论您是为自动驾驶汽车、先进无人机还是其他高级成像系统设计激光雷达成像系统，脉冲激光二极管将是信号链中的基本部分，与光电二极管或PIN阵列一起。类似于雷达信号链，您需要仔细设计发送和接收端，以扫描周围环境并创建深度图。这些系统结合了许多标准和高级组件，用于驱动激光雷达激光二极管和检测从远处目标反射的低水平激光信号。

有许多不同的激光雷达技术可用于不同的应用。需要在单个数据集中进行成像和深度测量的无人机和自动驾驶汽车可以使用扫描激光雷达系统生成周围环境的逐点地图。在这种应用中，激光脉冲被扫描穿过周围环境，反射光通过红外光电探测器（目前使用905纳米，但这可能后移至1500纳米）收集。距离可以通过飞行时间测量计算出来，这可以很容易地用时间至数字转换器ICs执行。当与雷达系统一起使用时，这两套传感器可以同时用于目标跟踪（即，距离和速度测量）和成像。

这些成像应用需要脉冲激光二极管来收集逐点距离测量，产生周围环境的距离图。基于差分吸收的大气测量使用两个或更多脉冲激光二极管，具体取决于被测量的大气成分或其他量（温度或湍流）。

无人机的激光雷达激光二极管高度图

脉冲激光雷达激光二极管选择标准

在这里，我们想重点讨论传输侧的脉冲激光二极管。请注意，连续波（CW）激光二极管可以作为脉冲二极管操作，尽管这些二极管的数据表通常不会报告在用电压/电流脉冲驱动CW二极管时你可以期望的激光脉冲长度。如果你确实想将CW激光二极管作为脉冲二极管驱动，你应该使用自相关测量来测量脉冲长度，这在没有敏感的光学设备的情况下是困难的。

在选择用于任何激光雷达成像系统的脉冲激光二极管时，应考虑以下几点：

功率输出。 这将决定你系统的两个方面。首先是你的新产品的特定安全要求，因为高功率输出的脉冲激光可能会对眼睛造成伤害。这也将决定你系统的有效范围。更高的功率输出将提供更长的测量范围。
波长。 不同的应用倾向于使用不同的波长。如上所述，一些应用使用不止一种波长，选择激光二极管时必须考虑到这一点。
占空比。 脉冲激光二极管通常以高电压、低占空比的脉冲驱动。尽管瞬时电压可能相当高，但由于占空比低，平均功耗相当低。制造商将推荐应使用的特定占空比以达到特定的脉冲长度。
最小脉冲长度和最大重复率。 激光产品的数据表通常将重复率报告为最大值，因为这与激光介质的恢复时间有关。最小脉冲长度将决定你必须用来驱动激光二极管的所需占空比。

Osram Opto SPLPL90

Osram Opto的SPLPL90激光雷达激光二极管专为汽车系统设计，但也适用于其他短距离的地面系统。这款2引脚激光二极管在915 nm下提供100 ns脉冲，峰值输出功率为25 W。因为这款激光二极管在915 nm下运行，如果系统在城市地面区域使用，可能会有安全顾虑。

SPLPL90激光雷达激光二极管。来自SPLPL90数据表。

Excelitas Technology DPGEW1S09H

DPGEW1S09H是一系列在905 nm下发射的激光二极管之一。这一系列二极管（型号DPGEW1S09H至DPGEW3S09H）发出30 ns脉冲，峰值功率输出可达45 W。较小的脉冲时间可以与此处介绍的其他激光雷达激光二极管相比提供略高的分辨率。有关Excelitas Technology的更多选项，请参见数据表的第38页。

Hamamatsu L11854-336-05

Hamamatsu 的 L11854-336-05 激光二极管提供高功率输出（100 W），适用于在 905 nm 下运行的远程激光雷达系统。这些二极管设计用于 0.1% 的占空比并产生 100 ns 脉冲，需要专门的激光驱动器来产生脉冲。更长的范围使得这款激光雷达激光二极管成为无人机或其他远程感测应用的更佳选择。