Автомобильные лидарные лазеры вызывают все больший интерес, постепенно охватывая широкий спектр применений. Однако автомобильный лидар имеет два основных лазерных диапазона. Мы обсудим преимущества и недостатки этих двух диапазонов, не рассматривая технологию формирования изображения. В системе LiDAR лазер генерирует лазерные импульсы; лазерный модулятор управляет направлением и каналами света через контроллер луча. Наконец, свет излучается на цели через оптическую систему излучения.
Длина волны - самый важный показатель лазеров, и обычно рассматриваются четыре фактора: безопасность для глаз человека, взаимодействие с атмосферой, дополнительные лазеры и фотодетекторы. Лазер - это одноцветный свет с одной длиной волны. Различные лазеры могут генерироваться различными генераторами для различных применений, включая ультрафиолетовый (10-400 нм), видимый свет (390-780 нм) и инфракрасный свет (760 нм-1 мм). В диапазоне волн 400-1400 нм лазер может пройти через стекловидное тело и сфокусироваться на сетчатке. Фоторецепторные клетки будут повреждены, если температура в сетчатке поднимется более чем на 10°C. Лазеры ниже 400 нм или выше 1400 нм могут быть поглощены хрусталиком и роговицей, поэтому мощные лазеры в таких диапазонах могут вызвать катаракту или ожог хрусталика. Лазеры ближнего инфракрасного диапазона с наибольшей вероятностью могут нанести вред глазам человека, так как фоторецепторные клетки не чувствительны к таким лазерам. Необратимое повреждение глаз может произойти еще до того, как глаза почувствуют его.
Чтобы избежать повреждения глаз человека, LiDAR выбирают два диапазона длин волн. Один из них находится в пределах 1000 нм, а типичное значение - 905 нм. В этом случае в качестве приемника может быть использован кремний, который является зрелым продуктом с низкой стоимостью. Другая - между 1000 и 2000 нм, типичное значение - 1550 нм, эта длина волны не может быть обнаружена кремнием, и требуются детекторы Ge/InGaAs. По сравнению с InGaAs фотодетекторами, Si детекторы действительно более зрелые. Однако, с быстрым развитием 1550 нм LiDAR в последние годы, ценовой разрыв между Si и InGaAs детекторами (оба относятся к APD) быстро сокращается. При одинаковой мощности безопасность для глаз 1550-нм лазера может быть в 40 раз выше, чем у 905-нм, что позволяет использовать LiDAR с более высокой мощностью для достижения большей дальности обнаружения. Поэтому мы можем сделать первый вывод: лазер 1550 нм имеет лучшую безопасность для глаз и большую дальность обнаружения, чем лазер 905 нм.
Второе преимущество 1550 нм перед 905 нм заключается в том, что первый обладает сильной проникающей способностью в атмосферу и более высокой точностью обнаружения. Лазер 1550 нм обладает сильной антипомеховой способностью, лучшей коллимацией луча и яркостью. Эти преимущества позволяют LiDAR более эффективно излучать и принимать лазер, чтобы добиться более точного распознавания объектов. Кроме того, 1550-нм лазер имеет лучшую расходимость луча, а размер диаметра пятна составляет 1/4 от диаметра 905-нм лазера на расстоянии 100 метров.
Одним из недостатков лазера 1550 нм по сравнению с 905 нм является способность проникновения в дождливую и снежную погоду. Во-вторых, 1550 нм LiDAR обычно использует волоконный лазер в качестве источника света, что является более сложной технологией, чем 905 нм источник света. Существуют очевидные недостатки в стоимости источника света и детектора, размере 1550 нм LiDAR и зрелости цепочки поставок. В связи с высоким энергопотреблением 1550-нм лазера, отвод тепла также является проблемой.
Соответствующие преимущества и недостатки 905 нм и 1550 нм очень очевидны, поэтому мы считаем, что эти две длины волн лазеров будут сосуществовать в автомобильных LiDAR. 2
