友思特方案 | 晶圆边缘曝光紫外UVLED光源方案
2024年11月28日
传感器的核心——激光雷达的MEMS技术
为了满足汽车需求，LiDAR必须具有高性能和可扩展性。 基于MEMS的LiDAR是合适的解决方案。 但是如何定义MEMS镜？
“基于MEMS的激光雷达传感器通常价格较低，但其高性能不足用以自动驾驶车辆。”我们经常听到这样的说法。在这篇文章中，我们将解释我们的传感器如何使这一假设失效，我们如何为我们的激光雷达找到完美的镜面尺寸，以及在我们的决定中考虑了什么因素。
汽车应用要求性能和可扩展性
激光雷达应用在自动驾驶车上，必须满足两个基本要求：一方面，提供高性能，包括远距离和宽视野。另一方面，必须具有可扩展性，以便能够生产和安装在数百万辆汽车上。激光雷达制造商想了一系列的办法来应对这些挑战。机械式激光雷达系统是如今最常用的系统，电机转动从而移动光束偏转单元。尽管机械式激光雷达拥有广阔的视野（有些可达360°）和远距离，但它们的机械装置需要定期维护，而且体积大、重量大、生产成本高。总体来说，机械式激光雷达只满足高性能这一个要求。
另一种应对这些挑战的方法是MEMS（微机电系统）技术。这种技术，组件是用硅来制造的，具有可扩展的优势：由于这项技术经过多年的尝试和测试，完全相同的组件可以以经济高效的方式大量生产。
但是基于MEMS的激光雷达系统是如何应对性能这一挑战的呢？
在合适激光源的帮助下实现远距离探测
要想让自动驾驶车能够高速行驶，它们必须能够“看见”并感知周围的世界——不仅是近处，而且在更远的距离内。在高速公路上行驶时，这一点尤为重要，因为车辆行驶速度很快，因此必须要可靠地检测到远距离的物体、弯道和其他车辆，以便能够及时做出反应。因此，传感器需要检测到远距离才能在高速公路上实现自动驾驶。
为了使激光雷达传感器达到这个探测距离，发射器或探测器都需要专门针对这一应用进行优化。
首先可能调整的一个点是激光源。通常，应用到激光雷达传感器的激光源波长有两种。一些雷达制造商采用波长为1550纳米的光纤激光器。这种波长的激光不会聚焦到人眼视网膜上，因此即使在高能量水平下，也符合人眼安全标准。这类型激光雷达的激光源能量越高，探测距离也就越长。然而，这种类型的激光源也有一个致命的缺点：1550nm激光器体积大、制造复杂，导致激光雷达外壳尺寸较大并且成本很高。
故此，许多激光雷达应用都使用激光脉冲发射波长为905nm的激光二极管。它们的显著优点是体积很小，并且很早之就已经在其他领域广泛应用。实际上，这些二极管价格低廉，能够在市场上大量购买。然而，眼睛安全法规要求二极管的光束强度低于1550nm激光器。因此，发射器的优化是有限的。
