激光芯片作為LiDAR（激光雷達）系統(tǒng)的核心光源，正推動自動駕駛技術(shù)突破感知瓶頸。本文將深入探討其工作原理、技術(shù)優(yōu)勢及行業(yè)發(fā)展趨勢。

一、激光芯片：LiDAR的”光學引擎”

激光芯片本質(zhì)是半導體激光器，通過電致發(fā)光產(chǎn)生高純度光束。在LiDAR中，其核心價值在于：
– 脈沖控制：以納秒級精度發(fā)射激光脈沖，確保測距時效性
– 波長穩(wěn)定性：通常采用905nm或1550nm波段（來源：IEEE），兼顧人眼安全與環(huán)境穿透力
– 光束質(zhì)量：通過MEMS微振鏡或光學相控陣實現(xiàn)光束定向掃描

關(guān)鍵術(shù)語解析：
– 飛行時間法（ToF）：通過計算激光反射時間差實現(xiàn)測距
– 點云密度：單位時間內(nèi)激光束掃描形成的空間坐標數(shù)量

二、三大應用優(yōu)勢解析

2.1 高精度環(huán)境建模

• 角分辨率可達0.1°，比毫米波雷達精度提升百倍（來源：Yole報告）
• 點云密度提升使算法能識別細小物體（如輪胎碎片）

2.2 全天候抗干擾能力

• 激光束窄波束角特性降低環(huán)境光干擾
• 1550nm波長在雨霧中散射損失低于905nm（來源：OSA期刊）

2.3 系統(tǒng)集成化趨勢

 

技術(shù)路線	激光芯片集成方案
機械旋轉(zhuǎn)式	多通道邊發(fā)射激光器陣列
固態(tài)LiDAR	垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)

 

注：VCSEL因低功耗、易集成優(yōu)勢成為主流方案

三、技術(shù)挑戰(zhàn)與發(fā)展方向

3.1 成本與量產(chǎn)瓶頸

• 磷化銦材料成本占芯片制造成本60%以上

• 晶圓級光學封裝工藝良率亟待提升

3.2 光電效率優(yōu)化

• 提升電光轉(zhuǎn)換效率至35%以上（當前平均25%）

• 降低熱效應對波長漂移的影響

3.3 多技術(shù)融合演進

• FMCW調(diào)頻連續(xù)波技術(shù)：結(jié)合相干檢測提升動態(tài)范圍

• 片上LiDAR：光子集成電路(PIC)實現(xiàn)光源-探測器全集成