1550 nm激光用于激光雷达
1550 nm激光用于激光雷达
脉冲激光雷达系统通常使用905 nm或1550 nm激光进行光发射。1400 nm以上时,眼睛的各种元素会吸收光线,阻止其到达并损害视网膜。随着激光功率的增加,并非所有光线都被吸收,在某些情况下可能会发生视网膜损伤。由于905 nm的光不会被吸收,因此它会到达视网膜,因此必须小心限制能量密度以防止损伤。
如果决定使用1550 nm的光,由于半导体激光器的效率差异,相比905 nm的光,必须使用更高的电流来发出相同的光功率。此外,同样的特性使得光在到达视网膜之前被眼睛吸收,这也使得它被大气吸收。随着湿度增加到雾、雨或雪,这种现象会被放大。驱动1550 nm激光器所需的功率可能比905 nm激光器系统高出多达10倍。幸运的是,有一种解决方案可以在保持边缘速度和脉冲所需的高分辨率的同时提供驱动1550 nm激光器所需的功率。
EPC的eGaN®FET技术能够在非常短的时间内使用小型、廉价的电路驱动广泛范围的脉冲电流。该技术的范围从安培到数百安培,所有这些都能够使用额定电压从15 V到200 V的功率器件实现1 ns到5 ns的脉冲宽度。
共振放电是高功率直接飞行时间(DToF)系统的典型方式,其中电容器被充电,然后激光驱动器将其放电到激光器中。共振频率主要由功率存储电容和杂散电感决定,公式为1/(2π√LC)。当CStore和LStray固定时,峰值功率是电容器电压的函数。下图显示了基本电路和基本波形。
为了在保持窄脉冲宽度的同时实现高功率,可以使用160 V的电源。EPC2034C是一种200 V器件,能够实现超过213 A的峰值电流。eGaN技术具有超低电容,其晶圆级封装使其非常适合高速脉冲激光雷达系统。EPC2034C的波形显示峰值电流为221 A,全宽半最大(FWHM)时间为2.9 ns。
即将进行的工作预计会显示出>300 A的脉冲,FWHM为<5 ns。此工作将使用80 V总线的100 VEPC2032。
除了由硅集成电路栅极驱动器驱动的离散eGaN FET之外,EPC还推出了eToF™激光驱动器IC。首批产品具有40 V、10 A的能力,并使用EPC的标准eGaN工艺单片集成。EPC21601使用3.3 V输入逻辑,而EPC21603使用LVDS接收器。两者都需要5 V的逻辑电源。这些激光驱动器是快速、小巧且经济高效的解决方案,适用于直接飞行时间(DToF)和间接飞行时间(IToF)3D相机。下图显示了EPC21601的框图和凸点侧的图像。
使用电阻负载时,EPC21601在20 V、10 A的情况下,开启时的漏极下降时间非常令人印象深刻,为410 ps,关闭时的漏极上升时间为320 ps。波形如下所示。
虽然1550 nm系统大大提高了眼睛的安全性,但它们面临的基本挑战是需要比905 nm系统多得多的功率。eGaN FET和eToF激光驱动器解决了为它们供电的问题。期待EPC扩展其eTOF产品线,并针对特殊应用,咨询我们定制解决方案。