海創(chuàng )光電凌吉武：小型化、低成本光器件 助力車(chē)載LiDAR大規模部署

  ICC訊 4月8日，2022訊石直播：激光雷達對話(huà)光通訊線(xiàn)上會(huì )議成功舉辦，吸引了光通訊、光電子產(chǎn)業(yè)和激光雷達行業(yè)合計900余人觀(guān)看，觀(guān)眾累計提問(wèn)120個(gè)次，充分體現光通訊行業(yè)對激光雷達市場(chǎng)的高度關(guān)注。

  在本次會(huì )議上，激光雷達光電器件提供商福建海創(chuàng )光電技術(shù)股份有限公司董事長(cháng)凌吉武發(fā)表了《激光雷達器件發(fā)展》在線(xiàn)報告，介紹在激光雷達( LiDAR)市場(chǎng)起量的趨勢下，光器件技術(shù)如何在激光雷達上實(shí)現應用。

  隨著(zhù)汽車(chē)自動(dòng)駕駛、測風(fēng)測距、光學(xué)測繪、安防和智慧城市等領(lǐng)域快速發(fā)展，激光雷達(LiDAR)技術(shù)趨于成熟，制造成本不斷下探，應用價(jià)值快速上升。在全球汽車(chē)市場(chǎng)上，豐田、奔馳、寶馬、大眾、吉利、比亞迪、蔚來(lái)、理想、小鵬等知名汽車(chē)品牌紛紛開(kāi)始在最新車(chē)型上部署激光雷達或進(jìn)行相關(guān)的投資布局，推動(dòng)商用激光雷達有望在2022年迎來(lái)量產(chǎn)。Yole預測，2022年汽車(chē)激光雷達市場(chǎng)將達4.21億美元，而到2026年底將增長(cháng)至28.95億美元。

LiDAR技術(shù)應用市場(chǎng)預測（來(lái)源：Yole報告）

  凌吉武表示，海量級的汽車(chē)市場(chǎng)對于元器件的可靠性、大批量和低成本要求很高，尤其是激光雷達裝置，這與光通訊產(chǎn)業(yè)，特別是光器件、光學(xué)元器件環(huán)節存在共性。在技術(shù)類(lèi)型方面，1D Range Finder LiDAR主要由發(fā)射器和接收器組成，其拓撲結構本質(zhì)就是一只光通訊常見(jiàn)的光模塊產(chǎn)品，而當LiDAR從1D向2D演變時(shí)，LiDAR系統實(shí)際上是增加了一個(gè)掃描器(Scanner)并形成以機械式、MEMS、OPA、Galvo等為代表的技術(shù)類(lèi)型。

  再從技術(shù)類(lèi)型來(lái)看，盡管市場(chǎng)發(fā)展迅速，但機械式LiDAR仍以66%最大份額繼續引領(lǐng)激光雷達市場(chǎng)，MEMS(17%)和Flash LiDAR(10%)快速崛起，它們緊隨其后并被業(yè)內看好有望超越機械式LiDAR。從LiDAR波長(cháng)來(lái)看，905nm仍然是主流，但是1500nm波長(cháng)發(fā)展勢頭強勁，這得益于其人眼安全和產(chǎn)業(yè)鏈持續下降的制造成本優(yōu)勢。

  凌吉武認為，從最近1-2年的車(chē)載激光雷達市場(chǎng)的發(fā)展來(lái)看，多種LiDAR技術(shù)皆有應用，但其中三類(lèi)LiDAR產(chǎn)品會(huì )率先上量。

  第一種是基于TOF的1550nm LiDAR，其優(yōu)勢在于發(fā)射端光源采用1550nm波長(cháng)和多波束，功率非常高，探測距離也更長(cháng)。在同等功率下，1550nm也比905nm對人眼視網(wǎng)膜的安全性更高，符合汽車(chē)道路嚴苛的安全規范和人眼安全要求。在接收端采用APD探測器，可以使用單個(gè)或陣列式探測器芯片。海創(chuàng )光電推出1550nm mini光纖激光器。作為激光雷達系統的發(fā)射光源，此產(chǎn)品具有高光束質(zhì)量和高峰值功率的特點(diǎn)，從而提高了探測距離和探測精度。經(jīng)過(guò)三年的不斷升級迭代，引領(lǐng)產(chǎn)品不斷往高性能、高可靠性、低成本、量產(chǎn)化方向提升，如今已經(jīng)可以符合TOF LiDAR市場(chǎng)對成本下探的需求，真正實(shí)現了車(chē)規級產(chǎn)品進(jìn)入汽車(chē)定點(diǎn)供應體系。

  第二種是905nm MEMS激光雷達，這類(lèi)LiDAR發(fā)射端采用905nm波長(cháng)和多模光源，接收端探測器芯片采用APO或SiPM，其對小型化、緊湊型的發(fā)射器有更高要求。海創(chuàng )光電研制出了具有專(zhuān)利(CN208707074U)的波束賦形緊湊級發(fā)射器，其體積僅有10*25mm，可在慢軸方向上的將光斑折疊以提高輸出功率，從而使得光強度和光斑質(zhì)量大幅度提升，最符合MEMS 固態(tài)混合LiDAR對高耦合效率的要求。目前海創(chuàng )此類(lèi)產(chǎn)品已經(jīng)被國內頭部LiDAR公司采用并已經(jīng)量產(chǎn)進(jìn)入車(chē)載供應鏈。

  第三種是Flash LiDAR，其發(fā)射端可使用905nm或850nm，接收端采用APD, SiPM或SPAD，可以采用線(xiàn)性或2D陣列形式。而海創(chuàng )光電的Flash激光雷達接收模組是依托自身的技術(shù)平臺，將高分辨率光學(xué)鏡頭、高隔離度窄帶濾波和高靈敏光學(xué)探測器裝配成一體結構。用于激光雷達系統中的光學(xué)信號接收，具有低噪聲和高靈敏度的特點(diǎn)，提高了客戶(hù)激光雷達的接收性能。

  展望未來(lái)激光雷達技術(shù)，FMCW(調頻連續波)LiDAR具有廣闊的應用前景，業(yè)內預計這類(lèi)技術(shù)將在2025至2030年之間實(shí)現突破。FMCW LiDAR采用硅光集成和相干技術(shù)，其光源使用窄線(xiàn)寬1550nm激光器，而接收端使用平衡接收機，并且搭載硅光芯片，推動(dòng)LiDAR朝更小型化的光模塊形態(tài)發(fā)展，進(jìn)而滿(mǎn)足未來(lái)汽車(chē)空間的要求。

  總體而言，具有小型化、低成本和高可靠性?xún)?yōu)勢的光器件產(chǎn)品是率先在激光雷達市場(chǎng)應用的基本條件。而這些條件恰恰是光通訊器件產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢，在更廣闊的汽車(chē)自動(dòng)駕駛、測風(fēng)測距、光學(xué)測繪、安防和智慧城市領(lǐng)域，光通訊技術(shù)產(chǎn)業(yè)可以發(fā)揮其強大的規模制造和雄厚的研發(fā)能力，以助力激光雷達實(shí)現更具性?xún)r(jià)比的商業(yè)部署。

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