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

  ICC訊 4月8日，2022訊石直播：激光雷達對話光通訊線上會議成功舉辦，吸引了光通訊、光電子產(chǎn)業(yè)和激光雷達行業(yè)合計900余人觀看，觀眾累計提問120個次，充分體現(xiàn)光通訊行業(yè)對激光雷達市場的高度關(guān)注。

  在本次會議上，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凌吉武發(fā)表了《激光雷達器件發(fā)展》在線報告，介紹在激光雷達( LiDAR)市場起量的趨勢下，光器件技術(shù)如何在激光雷達上實現(xiàn)應(yīng)用。

  隨著汽車自動駕駛、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(yīng)用價值快速上升。在全球汽車市場上，豐田、奔馳、寶馬、大眾、吉利、比亞迪、蔚來、理想、小鵬等知名汽車品牌紛紛開始在最新車型上部署激光雷達或進行相關(guān)的投資布局，推動商用激光雷達有望在2022年迎來量產(chǎn)。Yole預(yù)測，2022年汽車激光雷達市場將達4.21億美元，而到2026年底將增長至28.95億美元。

LiDAR技術(shù)應(yīng)用市場預(yù)測（來源：Yole報告）

  凌吉武表示，海量級的汽車市場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(jié)存在共性。在技術(shù)類型方面，1D Range Finder LiDAR主要由發(fā)射器和接收器組成，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)本質(zhì)就是一只光通訊常見的光模塊產(chǎn)品，而當(dāng)LiDAR從1D向2D演變時，LiDAR系統(tǒng)實際上是增加了一個掃描器(Scanner)并形成以機械式、MEMS、OPA、Galvo等為代表的技術(shù)類型。

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

  凌吉武認(rèn)為，從最近1-2年的車載激光雷達市場的發(fā)展來看，多種LiDAR技術(shù)皆有應(yīng)用，但其中三類LiDAR產(chǎn)品會率先上量。

  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波長和多波束，功率非常高，探測距離也更長。在同等功率下，1550nm也比905nm對人眼視網(wǎng)膜的安全性更高，符合汽車道路嚴(yán)苛的安全規(guī)范和人眼安全要求。在接收端采用APD探測器，可以使用單個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(tǒng)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，從而提高了探測距離和探測精度。經(jīng)過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市場對成本下探的需求，真正實現(xiàn)了車規(guī)級產(chǎn)品進入汽車定點供應(yīng)體系。

  第二種是905nm MEMS激光雷達，這類LiDAR發(fā)射端采用905nm波長和多模光源，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)此類產(chǎn)品已經(jīng)被國內(nèi)頭部LiDAR公司采用并已經(jīng)量產(chǎn)進入車載供應(yīng)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(jié)構(gòu)。用于激光雷達系統(tǒng)中的光學(xué)信號接收，具有低噪聲和高靈敏度的特點，提高了客戶激光雷達的接收性能。

  展望未來激光雷達技術(shù)，F(xiàn)MCW(調(diào)頻連續(xù)波)LiDAR具有廣闊的應(yīng)用前景，業(yè)內(nèi)預(yù)計這類技術(shù)將在2025至2030年之間實現(xiàn)突破。FMCW LiDAR采用硅光集成和相干技術(shù)，其光源使用窄線寬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LiDAR朝更小型化的光模塊形態(tài)發(fā)展，進而滿足未來汽車空間的要求。

  總體而言，具有小型化、低成本和高可靠性優(yōu)勢的光器件產(chǎn)品是率先在激光雷達市場應(yīng)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，在更廣闊的汽車自動駕駛、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(guī)模制造和雄厚的研發(fā)能力，以助力激光雷達實現(xiàn)更具性價比的商業(yè)部署。

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