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瑞波光电子正式参评“维科杯·OFweek2024年度激光行业最佳半导体激光器技术创新奖”

维科杯·OFweek2024激光行业年度评选由高科技行业门户OFweek维科网主办,维科网·激光承办,活动旨在表彰激光行业具有突出贡献的优秀产品、技术及企业、人物,鼓励更多企业投入技术创新,同时为行业输送更多创新产品、前沿技术,以提高生产力、经济效益,给用户提供更大便利,引导行业良性快速发展。

本次评选活动2024年8月5日-8月14日为网络投票阶段,并将于2024年8月28日在深圳福田会展中心(7号馆)举行盛大的颁奖典礼。

目前,活动正处于火热的报名申报阶段,业内企业均积极响应。

深圳瑞波光电子有限公司已经正式参评“维科杯·OFweek2024年度激光行业最佳半导体激光器技术创新奖”。

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参选奖项:维科杯·OFweek2024年度激光行业最佳半导体激光器技术创新奖

参选产品名称:新一代LiDAR用波长稳定905nm脉冲发射芯片

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产品开发年份:2023

产品扼要说明:905nm EEL边发射激光芯片主要应用于激光测距激光雷达领域,包含车载ADAS、机器人用单线激光雷达、无人机用激光雷达、激光测距望远镜, 综合Yole等机构的统计数据,当前激光雷达的光源仍然以EEL为主,占据55%的市场份额,VCSEL占有18%的份额。光源的制约因素主要有性能、成本、产业成熟度、人眼安全等因素,综合来看,905nm EEL仍是目前激光雷达应用综合性能的最优解,同时是市场的选择。

但是,常规的EEL也存在一些性能缺点,例如波长温漂系数通常为0.28nm/ K,远高于VCSEL的0.07nm/ K,这也成为限制EEL发展的重要因素,尤其在满足车规级的-40℃~125℃温度范围内,光源本身的波长变化率越小,探测器的带通滤波器的波长范围就可以设置得更窄。鉴于此,作为国内激光雷达发射芯片的领先供应商瑞波光电日前推出具备自主核心技术的新一代3J和4J的低温漂65W、135W、165W 905nm芯片系列,波长随温度变化系数小于0.09nm/K,部分型号达到0.06nm/K,在温度漂移特性已经接近甚至优于VCSEL,实现了国产905nm EEL芯片的重大技术突破,填补了国内空白,同时削弱了VCSEL的竞争优势。

瑞波光电2023年成功量产基于波长稳定技术的低温漂65W、135W、165W 905nm芯片系列,投入市场1年左右,获得主流激光雷达厂商的青睐,逐步实现大批量出货。波长:905nm;峰值功率:65W/135W/165W;温漂系数:0.06nm/K;功率稳定性:<30%(环境温度从25变化到125摄氏度)。

其设计应用或创新的关键点在哪里:激光器发射一定波长的信号光到达周围环境,经环境反射后的信号光由探测器捕捉接收,随后进行信号处理,实现测距和测绘,这便是激光雷达系统的基本工作原理。其中使用光学滤波片将非信号波段过滤,只允许包含信号光的波段到达探测器,对于提高信噪比进而提升激光雷达灵敏度尤为重要。允许信号光通过的带宽越宽,意味着同样带宽的背景噪声(主要来自太阳辐射)也会到达探测器,影响信噪比。如果能将信号光的波长在激光雷达的工作温度范围内限制在比较小的区间,则可有效缩窄探测器端的光学滤波片带宽,大幅提升信噪比。

传统的边发射激光器虽然在功率密度等关键参数上有着无可比拟的优势,但较大的波长随温度漂移系数(约0.28nm/K)在有些应用上受到限制。在-20°C到+125°C的工作温度范围内,波长漂移约40nm,再加上激光器本身的波长产出分布有约+/-10nm的范围,如不使用额外的控温设计,接收端光学滤光片带宽应至少保持60nm宽度,以便信号的有效接收和利用。

瑞波光电最新研发的基于905nm边发射激光器的波长稳定技术,实现了激光器在-20°C到+125°C的工作温度范围内波长漂移仅在10nm,相比于目前的技术,波长漂移降低至原来的1/4。在不加任何控温设计的情况下,即可将接收端光学滤波片带宽缩小至30nm。

新的波长稳定技术还将为激光雷达系统带来多个关键优势,进一步为激光雷达赋能。在激光雷达保持同样的输出功率不变的情况下,如果光学滤波片带宽可以减少50%,激光雷达测距范围将可增加约15%到30%。换个角度来讲,如保持相同的目标探测距离,在波长稳定技术的加持下,可实现以更低的功率驱动激光器,预计检测相同目标所需的激光功率将比现有激光技术降低 25%-40%,有效降低耗能,大大提高激光雷达工作效能。

应用新波长稳定技术的传统雷达系统可通过精简TEC等控温器件而减轻自身体积、重量以及成本,为汽车设计预留更多想象的空间。除此之外还可以激光器的光谱优化光电探测器的响应曲线以提高响应度和效率,进一步提升整个雷达系统的灵敏度以及整体性能。

参选述说/理由:

瑞波公司新一代905芯片系列有四个特点:

1、温漂系数低,即波长随温度的变化率低。一般市面上905nm的EEL激光器,波长随温度变化率在0.28nm/ K,而瑞波新一代65W、135W、165W 905nm芯片系列的温漂系数小于0.09nm/K,部分型号的温漂系数为0.06nm/K。光源本身的波长变化率越小,探测器的带通滤波器的波长范围就可以设置得更窄,对于激光雷达整体的抗噪性能和测量精度的提高都有很大帮助。

2、功率密度高、功率高。在3J 65W等级产品里面实现了110μm业界超窄的发光线宽,在3J 135W和4J 165W等级实现220μm业界超窄的发光线宽,有助于支持实现长距离测距和高精度测距。激光器本身的发光尺寸越窄,经过透镜之后得到的平行光斑就越小,光斑中心部分光强就越强,可以打得更远,测的精度也越高。3J芯片和4J芯片的斜率效率分别达到了3.5W/A和4.5W/A, 其中新一代4J芯片实现了量产芯片里最高的输出功率165W。

3、快轴和慢轴发散角得到优化。瑞波公司新一代905nm芯片快轴发散角为22o,慢轴发散角为10o,而常规905nm芯片的快轴发散角通常为30o,慢轴发散角17o,这样意味经过准直后的实际等效功率密度会得到大大提升。

4、高温下功率稳定性全球最佳。瑞波公司新一代905nm芯片在环境温度从25变化到125摄氏度,功率变化量小于30%,而该指标的行业普遍水平为40-50%。高温下功率稳定意味着高热负载下功率稳定。据评估,瑞波芯片在500KHz高重频下仍然有优秀的输出功率。

本届“维科杯·OFweek2024激光行业年度评选”活动于8月5日开始进入火热的“网络投票及专家评选”阶段,这一阶段用户可登录活动官方网站,对入围参赛企业、产品进行投票;评委团将对入围名单进行多次讨论,并参考网络投票意见,审定最终获奖名单。

还犹豫什么,赶紧去参加吧!8月5日起,为心仪的企业及产品投票吧!

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