高效激光二极管推动LiDAR应用发展

LiDAR（激光探测与测距，激光雷达）已经成为测距应用中的一种关键技术，随着技术越来越成熟与产品价格更趋合理，使其应用越来越广泛。本文将为您介绍LiDAR技术的发展，以及来自ROHM的激光二极管解决方案。

能够准确感测物体之间距离的LiDAR技术

LiDAR是由ToF（飞行时间）系统（光源和ToF传感器或图像传感器等）等组成，用来感测周围情况的一种应用，通常是通过一束脉冲雷射来测量目标的距离等参数。激光雷达在测绘学、考古学、地理学、地貌、地震学、林业、遥感以及大气物理等领域都有应用。此外，这项技术还用于机载激光地图测绘、激光测高、激光雷达等高线绘制等具体应用中。

激光雷达最基本的工作原理与无线电雷达并没有区别，即由雷达发射系统发送一个信号，经目标反射后被接收系统收集，通过测量反射光的运行时间而确定目标的距离。因为光速是已知的，所以根据发射光的发出时间和后向散射光的接收时间的时间差，就可计算出激光器与物体之间的距离，这就是激光雷达能测距的原理。

激光二极管（LD）则是激光雷达的关键器件之一，它是一种激光生成器，其工作物质是半导体，属于固体激光生成器，大部份激光二极管在结构上与一般二极管相似。此种电子器件早在1962年出现，早期只能够发出低亮度的红光，及后发展出其他单色光的版本，时至今日，能够发出的光已经遍及可见光、红外线及紫外线，亮度亦提高到相当高的程度，激光二极管具有效率高、体积小、寿命长的优点。

更远、更准确及更低功耗的激光二极管

近年来，在扫地机器人、AGV（工业用自动驾驶车辆）和自动驾驶汽车等需要自动化工作的广泛应用中，可以准确测量距离和识别空间的LiDAR日益普及。在这种背景下，为了能够更远、更准确及更低功耗地检测到信息，这对提高作为光源的激光二极管的性能提出了更高要求。

全球知名半导体制造商ROHM一直致力于开发、供应包括LED在内的FP激光二极管和VCSEL（垂直腔面发射激光器）产品，最近此类产品在扫地机器人和监控摄像头等领域的ToF传感器光源等应用中日益普及。

同时，ROHM利用在推出各种产品过程中积累的光学元器件的开发经验和技术，持续推进在更大程度地发挥出元器件的性能，并进一步提高输出功率的研发。ROHM还通过元器件的开发及其在模块中的应用，开发出众多各具优势的传感器光源产品，为提高距离测量和空间识别系统的精度做出了贡献。

75W高输出功率的激光二极管

日前，ROHM开发出一款高输出功率半导体激光二极管――RLD90QZW3，非常适用于搭载测距和空间识别用LiDAR的工业设备领域的AGV和服务机器人、消费电子设备领域的扫地机器人等应用。

ROHM已经拥有实现了更窄的激光线宽的自有专利技术，有助于LiDAR支持更远的距离并实现更高的精度。25W高输出功率激光二极管RLD90QZW5从2019年开始量产，在以消费电子设备领域为主的应用中越来越多地被采用。此次，为了将应用扩展到市场日益增长的工业设备领域，ROHM开发出75W高输出功率的激光二极管RLD90QZW3。

RLD90QZW3是一款红外75W高输出功率激光二极管，针对利用3D ToF系统进行测距和空间识别的LiDAR而开发。利用ROHM自有的元器件开发技术，在业界同等输出功率激光二极管中实现了225µm的超窄线宽，与线宽290µm、温度相关性0.25nm/℃的普通产品相比，线宽缩窄22%，实现了高光束性能。

同时，通过使发光强度更均匀，并利用激光波长较低的温度相关性，激光波长的温度相关性低至0.15nm/℃，与普通产品相比可降低40%，不易受温度变化的影响，因此可稳定发挥高性能，因此有助于LiDAR在各种环境下实现长距离应用，而在测量距离相等的情况下，也有助于实现和更高（找元器件现货上唯样商城）精度。此外，与窄线宽存在此消彼长关系的光电转换效率（PCE），也达到了与普通产品同等的21%（正向电流24A、75W输出时），因此在采用RLD90QZW3时无需担心会增加功耗。

目前，ROHM正在开发具有120W高输出功率和车载级（符合AEC-Q102标准）激光二极管产品。未来，ROHM将继续为包括汽车领域在内的安全、便捷的LiDAR应用产品的开发贡献力量。

多样化支持工具加快产品开发速度

为了协助客户的新产品开发，支持产品快速引入市场，ROHM在官网上免费提供评估和导入新产品所需的丰富设计数据，其中包括含有驱动电路设计方法的应用指南、电路板开发用的数据和仿真用的模型（SPICE模型、Ray数据）等。

此外，ROHM也推出单通道LiDAR（REFLD001）参考设计，这是一款单通道LiDAR演示板，可让您使用LiDAR ToF范围技术检查高速光学前端的运行情况，测量距离可达50m。

REFLD001参考设计基于LiDAR ToF技术，使用方便，便于客户进一步开发。此外，通过高速开关可实现低功耗的远距离测量。REFLD001采用ROHM 905nm 75W RLD90QZW3不可见激光二极管，可支持远距离测量，在相同LD功率条件下提供更省电的15nsec脉冲激光器，且所有系统都是采用单一电源供应。LiDAR ToF架构可应用于汽车以及消费和工业机械领域，可广泛应用于LiDAR激光雷达、距离测量工具、安全传感器／接近传感器、BIM（建筑信息模型）、停车辅助系统、机器人吸尘器、AGV等产品。

结语

随着高功率激光二极管的推出，使得LiDAR应用的效能表现越来越好，市场接受度也逐渐攀升。由ROHM推出的红外75W高输出功率激光二极管具备更高的精度与更低的功耗，并提供完整的技术支持，将是LiDAR应用的更佳器件选择。

审核编辑：汤梓红