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(dá)對(duì)話光通訊線上會(huì)議成功舉辦，吸引了光通訊、光電子產(chǎn)業(yè)和激光雷達(dá)行業(yè)合計(jì)900余人觀看，觀眾累計(jì)提問120個(gè)次，充分體現(xiàn)光通訊行業(yè)對(duì)激光雷達(dá)市場(chǎng)的高度關(guān)注。

  在本次會(huì)議上，激光雷達(dá)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(dá)器件發(fā)展》在線報(bào)告，介紹在激光雷達(dá)( LiDAR)市場(chǎng)起量的趨勢(shì)下，光器件技術(shù)如何在激光雷達(dá)上實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。

  隨著汽車自動(dòng)駕駛、測(cè)風(fēng)測(cè)距、光學(xué)測(cè)繪、安防和智慧城市等領(lǐng)域快速發(fā)展，激光雷達(dá)(LiDAR)技術(shù)趨于成熟，制造成本不斷下探，應(yīng)用價(jià)值快速上升。在全球汽車市場(chǎng)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(dá)或進(jìn)行相關(guān)的投資布局，推動(dòng)商用激光雷達(dá)有望在2022年迎來量產(chǎn)。Yole預(yù)測(cè)，2022年汽車激光雷達(dá)市場(chǎng)將達(dá)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(chǎng)預(yù)測(cè)（來源：Yole報(bào)告）

  凌吉武表示，海量級(jí)的汽車市場(chǎng)對(duì)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(dá)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(shí)，LiDAR系統(tǒng)實(shí)際上是增加了一個(gè)掃描器(Scanner)并形成以機(jī)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(chǎng)發(fā)展迅速，但機(jī)械式LiDAR仍以66%最大份額繼續(xù)引領(lǐng)激光雷達(dá)市場(chǎng)，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(jī)械式LiDAR。從LiDAR波長來看，905nm仍然是主流，但是1500nm波長發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)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(shì)。

  凌吉武認(rèn)為，從最近1-2年的車載激光雷達(dá)市場(chǎng)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(huì)率先上量。

  第一種是基于TOF的1550nm LiDAR，其優(yōu)勢(shì)在于發(fā)射端光源采用1550nm波長和多波束，功率非常高，探測(cè)距離也更長。在同等功率下，1550nm也比905nm對(duì)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(cè)器，可以使用單個(gè)或陣列式探測(cè)器芯片。海創(chuàng)光電推出1550nm mini光纖激光器。作為激光雷達(dá)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(diǎn)，從而提高了探測(cè)距離和探測(cè)精度。經(jīng)過三年的不斷升級(jí)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(duì)成本下探的需求，真正實(shí)現(xiàn)了車規(guī)級(jí)產(chǎn)品進(jìn)入汽車定點(diǎn)供應(yīng)體系。

  第二種是905nm MEMS激光雷達(dá)，這類LiDAR發(fā)射端采用905nm波長和多模光源，接收端探測(cè)器芯片采用APO或SiPM，其對(duì)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(jí)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(qiáng)度和光斑質(zhì)量大幅度提升，最符合MEMS 固態(tài)混合LiDAR對(duì)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(jìn)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(dá)接收模組是依托自身的技術(shù)平臺(tái)，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(cè)器裝配成一體結(jié)構(gòu)。用于激光雷達(dá)系統(tǒng)中的光學(xué)信號(hào)接收，具有低噪聲和高靈敏度的特點(diǎn)，提高了客戶激光雷達(dá)的接收性能。

  展望未來激光雷達(dá)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(jì)這類技術(shù)將在2025至2030年之間實(shí)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(jī)，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(shì)的光器件產(chǎn)品是率先在激光雷達(dá)市場(chǎng)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(shì)，在更廣闊的汽車自動(dòng)駕駛、測(cè)風(fēng)測(cè)距、光學(xué)測(cè)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(qiáng)大的規(guī)模制造和雄厚的研發(fā)能力，以助力激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)更具性價(jià)比的商業(yè)部署。

  視頻回放 | 2022訊石直播：激光雷達(dá)對(duì)話光通訊（點(diǎn)擊）