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原标题:nm波长激光雷达传感器

浏览次数:148 时间:2019-11-03

最近,AMF针对LiDAR应用开发了1550nm波段运行的Ge——on——Si APD阵列。其单个APD像素在90%击穿电压的正常工作电压下显示出3.2A/W的响应度,暗电流为2.2 mA,击穿热系数为0.029 V/℃,3 dB带宽为9 GHz。5 x 5 APD阵列上的25个像素显示出了高一致性,响应度变化小于5%,带宽高达1GHz,非常适用于LiDAR应用。

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过去二十年来,高增益、低噪声硅基APD和硅光电倍增管已经开发并商业化用于可见光波段。然而,由于透镜会将激光聚焦到眼睛的视网膜上而引起潜在危险,因此即使在相对较低的功率下,905nm及更短波长的准直激光束对行人也是有风险的。

滨松InGaAs APD新品G14858-0020A

AMF专注于广泛应用的新技术平台的原型设计服务和批量生产。AMF合作伙伴可以利用这些世界级的平台来开发他们的产品。AMF服务包括定制平台开发,200mm晶圆批量生产,集成MEMS光学组件,封装和光电测试。AMF还通过即用型IP设计模块为关键构建模块提供设计支持。这些IP模块可以显着缩短客户产品上市时间。

据麦姆斯咨询介绍,目前大多数领先的APD供应商都将905 nm作为自动驾驶激光雷达的标准波长,以实现经济高效且可靠的解决方案。该市场的主要领导者滨松、埃赛力达和First Senor等正在提供905 nm APD,而SemiNex和Voxtel正在为汽车LiDAR开发1550 nm APD。

据麦姆斯咨询报道,新加坡Advanced Micro Foundry近日宣布推出基于硅基锗雪崩光电探测器阵列技术的1550 nm波长激光雷达传感器。该公司称其LiDAR传感器与传统固态传感器相比具有卓越的性能和成本优势。据报道,传统固态传感器通常由成本昂贵的材料制造,并且由于905nm短波长激光低功率的限制,而面临探测距离短的问题。

据麦姆斯咨询介绍,光电二极管或光电探测器是能够将光能转换成电流的PIN半导体器件。雪崩光电二极管是一种高灵敏度光电探测器,具有内部增益机制和快速上升时间,可在高反向电压下工作。APD可用于那些需要高带宽/高调制频率、较少电子信号放大或低光信号强度,以及低电子噪声的高灵敏探测器和应用。

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过去几年来,APD供应商和汽车LiDAR制造商之间见证了巨大的战略发展。例如,Hamamatsu Photonics和Excelitas与加拿大LiDAR制造商LeddarTech建立了合作;大陆集团收购了Advanced scientific concepts;SensL则被安森美战略收购;First Sensor则与LiDAR市场领导者Velodyne建立了合作。

文章来源:微迷网

LiDAR在汽车领域的跨越式发展,推动了光电探测器/APD在汽车领域的应用。汽车LiDAR制造商的大批量、高成本效益、高可靠性需求,推动了该领域的创新和发展,也为APD供应商带来了巨大的压力。

据AMF称,因此,最大允许暴露方面的安全要求,限制了LiDAR在这些波长下的探测范围和发射器能量。相反,在1550nm波段,大部分光在到达视网膜之前就会被眼球的透明部分吸收,这降低了近红外LiDAR的MPE要求。宽容度更大的MPE吸引了行业对1550nm 波长LiDAR及其APD接收组件的关注。

汽车LiDAR市场APD、SPAD、SiPM主要供应商

目前,最先进的市售1550nm波长APD主要是III——V族APD,它们对CMOS不兼容且成本较高。早在2013年,AMF就报道了310——GHz增益带宽产品SACM Ge APD。不过,在LiDAR应用中,接收器仅探测来自目标的弱散射光,因而要求APD具有高灵敏度和大探测范围,以增强散射光捕获能力和更好的信噪比。

APD支持的波长范围为300 nm~1700 nm;硅APD为300 nm~1100 nm;锗APD为800 nm~1600 nm;以及InGaAs APD为900 nm~1700 nm。以盖革模式运行的硅APD比其它APD相对更经济,因此大部分厂商都在为汽车LiDAR应用提供标准的905 nm APD。InGaAs APD凭借低噪声、更高的带宽以及扩展至1700 nm的光谱响应而备受推崇。不过,InGaAs APD的成本非常高,因此高电磁干扰应用主要推荐锗APD。

面向下一代光学产品的创新技术平台

APD适用于高强度环境光照、需计算直接飞行时间的长距离应用。此外,APD的高动态范围使其可满足物体探测、光学距离测量、遥感、扫描等需求,因而,APD的部分应用包括:物体/形状识别激光测量仪、激光测距仪、区域扫描以及激光雷达等系统,广泛服务于军事、医疗、工业和汽车等行业。

其它为汽车LiDAR提供高可靠APD的厂商还包括SensL、Philips、Advanced Scientific Concepts、Discovery Semiconductors、Spectrolabs、Espros Photonics、Laser Components、Micro Photon Devices、AMS Technologies、Analog Modules、OSI Laser Diode、Pro-Lite Technologies等。

APD供应商与汽车LiDAR制造商之间的合作与并购

由于高级驾驶辅助系统和自动驾驶技术的高速发展,汽车行业从众多应用中脱颖而出,已被证明是APD最有前景的应用领域。自动驾驶领域的高增长需求,为APD制造商带来了巨大的市场机遇。在自动驾驶传感器领域,集成APD的LiDAR预计将斩获更大的市场份额,实现高速增长。

除了APD之外,PIN光电二极管、单光子雪崩二极管和硅光电倍增管等其它探测器也可以在LiDAR系统中根据不同场景作为单颗元件或阵列应用。在这些探测器中,SiPM只能采用硅技术,其它探测器可以基于硅或化合物半导体。鉴于上述特性,APD成为自动驾驶LiDAR系统的首选探测器。

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