Sélection de diodes laser Lidar pour systèmes d'imagerie compacts

Bien que le lidar soit souvent discuté dans le contexte des voitures autonomes, il existe de nombreuses applications pour les systèmes lidar en dehors de l'industrie automobile. Les nouveaux UAVs nécessitant une conscience environnementale peuvent inclure un système lidar miniature à côté de leurs autres capteurs, fournissant des images de l'environnement environnant qui contiennent une quantité significative d'informations.

De nombreuses mesures de précision dans les études scientifiques, les mesures de turbulence dans les avions et d'autres mesures atmosphériques routinières utilisent également des systèmes lidar. Par exemple, le lidar est fréquemment utilisé pour recueillir des mesures à distance des constituants atmosphériques, tels que les particules d'aérosol, la vapeur d'eau, les cristaux de glace ou les gaz à l'état de trace. Les techniques de lidar par diffusion peuvent être utilisées pour mesurer l'altitude des bases de nuages ou suivre les panaches de pollution. Peu importe le type de mesure que vous avez l'intention de recueillir, vous devrez choisir la bonne diode laser lidar pour votre application.

La chaîne de signal Lidar

Que vous conceviez un système d'imagerie lidar pour véhicules autonomes, UAVs avancés ou d'autres systèmes d'imagerie avancés, une diode laser pulsée sera une partie fondamentale de la chaîne de signal à côté des photodiodes ou des réseaux PIN. Semblable à une chaîne de signal radar, vous devrez concevoir soigneusement les côtés d'émission et de réception pour scanner l'environnement environnant et créer une carte de profondeur. Ces systèmes combinent un certain nombre de composants standard et avancés pour piloter une diode laser lidar et détecter les signaux laser de faible niveau réfléchis par des cibles distantes.

Il existe un certain nombre de techniques lidar différentes pour une utilisation dans différentes applications. Les UAVs et les véhicules autonomes qui nécessitent des mesures d'imagerie et de profondeur dans un seul jeu de données peuvent utiliser un système lidar à balayage pour générer des cartes point par point de l'environnement environnant. Dans cette application, les impulsions laser sont balayées à travers l'environnement environnant, et la lumière réfléchie est recueillie avec un photodétecteur infrarouge (actuellement 905 nm est utilisé, mais cela pourrait plus tard passer à 1500 nm). La distance peut être calculée à partir d'une mesure de temps de vol, qui peut facilement être effectuée avec des CI convertisseurs temps-numérique. Lorsqu'il est utilisé à côté d'un système radar, les deux ensembles de capteurs peuvent simultanément être utilisés pour le suivi de cible (c'est-à-dire, les mesures de distance et de vitesse) et l'imagerie.

Ces applications d'imagerie nécessitent une diode laser pulsée pour recueillir des mesures de distance point par point, produisant une carte de distance de l'environnement environnant. Les mesures atmosphériques basées sur l'absorption différentielle utilisent deux diodes laser pulsées ou plus, selon le constituant atmosphérique ou autre quantité (température ou turbulence) mesurée.

Carte d'altitude de diode laser lidar depuis un UAV

Critères de sélection de diode laser Lidar pulsée

Ici, nous voulons nous concentrer sur la diode laser pulsée du côté émission. Notez que les diodes laser à onde continue (CW) peuvent être utilisées comme des diodes pulsées, bien que les fiches techniques de ces diodes ne citent normalement pas la longueur d'impulsion laser que vous pouvez attendre en alimentant une diode CW avec des impulsions de tension/courant. Si vous vouliez utiliser une diode laser CW comme une diode pulsée, vous devriez mesurer la longueur d'impulsion en utilisant une mesure d'autocorrélation, ce qui est difficile sans équipement optique sensible.

Les points suivants doivent être pris en compte lors de la sélection d'une diode laser pulsée pour une utilisation dans tout système d'imagerie lidar :

• Sortie de puissance. Cela déterminera deux aspects de votre système. Le premier est les exigences de sécurité particulières pour votre nouveau produit car les lasers pulsés peuvent causer des dommages aux yeux à haute sortie de puissance. Cela déterminera également la portée utile pour votre système. Des sorties de puissance plus élevées fourniront des mesures de portée plus longues.
• Longueur d'onde. Différentes applications tendent à utiliser différentes longueurs d'onde. Comme mentionné ci-dessus, certaines applications utilisent plus d'une longueur d'onde, ce qui doit être pris en compte lors de la sélection d'une diode laser.
• Cycle de travail. Les diodes laser pulsées sont normalement alimentées avec des impulsions de haute tension, à faible cycle de travail. Bien que la tension instantanée puisse être assez élevée, la consommation moyenne d'énergie est plutôt faible grâce au faible cycle de travail. Le fabricant recommandera un cycle de travail particulier qui devrait être utilisé pour atteindre une longueur d'impulsion spécifique.
• Longueur d'impulsion minimale et taux de répétition maximal. Les fiches techniques des produits laser citent normalement les taux de répétition comme un maximum car cela est lié au temps de récupération du milieu laser. La longueur d'impulsion minimale déterminera le cycle de travail requis que vous devez utiliser pour alimenter la diode laser.

Osram Opto SPLPL90

La diode laser lidar SPLPL90 d'Osram Opto est conçue pour une utilisation dans les systèmes automobiles, mais elle convient également à d'autres systèmes terrestres à portée plus courte. Cette diode laser à 2 broches fournit des impulsions de 100 ns à 915 nm avec une puissance de crête de 25 W. Étant donné que cette diode laser fonctionne à 915 nm, il peut y avoir des préoccupations de sécurité si le système est utilisé dans une zone urbaine au niveau du sol.

La diode laser lidar SPLPL90. Tirée de la fiche technique SPLPL90.

Excelitas Technology DPGEW1S09H

Le DPGEW1S09H fait partie d'une série de diodes laser qui émettent à 905 nm. Cette série de diodes (numéros de pièce DPGEW1S09H à DPGEW3S09H) émettent des impulsions de 30 ns avec une puissance de crête atteignant 45 W. Le temps d'impulsion plus court peut fournir une résolution légèrement supérieure par rapport aux autres diodes laser lidar présentées ici. Voir la page 38 de la fiche technique pour plus d'options d'Excelitas Technology.

Hamamatsu L11854-336-05

La diode laser L11854-336-05 de Hamamatsu offre une puissance de sortie élevée (100 W) pour les systèmes lidar à longue portée fonctionnant à 905 nm. Ces diodes sont conçues pour fonctionner à un cycle de travail de 0,1 % et produire des impulsions de 100 ns, nécessitant un pilote laser spécialisé pour produire des impulsions. La plus longue portée rend cette diode laser lidar un meilleur choix pour les UAV ou d'autres applications de télédétection.

Photographie de la diode laser pulsée L11854-336-05 de Hamamatsu. Tirée de la fiche technique L11854-336-05.

Les systèmes lidar avancés nécessitent la bonne diode laser lidar pour construire des cartes 3D de leur environnement, et Octopart^® est là pour vous donner accès à une vaste gamme de diodes laser lidar. Essayez d'utiliser notre guide de sélection de pièces pour déterminer la meilleure option pour votre prochain produit.

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