Lidar 레이저 다이오드 선택: 소형 이미징 시스템용

라이다는 자율 주행 자동차의 맥락에서 논의되는 경향이 있지만, 자동차 산업 외부에서 라이다 시스템을 위한 많은 응용 프로그램이 있습니다. 환경 인식이 필요한 새로운 UAV는 다른 센서와 함께 소형 라이다 시스템을 포함하여 주변 환경의 이미지를 제공할 수 있으며, 이는 상당한 양의 정보를 포함합니다.

과학 연구에서의 많은 정밀 측정, 항공기의 난류 측정, 그리고 다른 일상적인 대기 측정도 라이다 시스템을 사용합니다. 예를 들어, 라이다는 에어로졸 입자, 수증기, 얼음 결정 또는 흔적 가스와 같은 대기 구성 요소의 원격 측정을 수집하는 데 자주 사용됩니다. 산란 라이다 기술은 구름 기초의 고도를 측정하거나 오염 플룸을 추적하는 데 사용될 수 있습니다. 어떤 유형의 측정을 수집하려는지에 관계없이, 응용 프로그램에 적합한 라이다 레이저 다이오드를 선택해야 합니다.

라이다 신호 체인

자율 주행 차량, 고급 UAV 또는 기타 고급 이미징 시스템을 위한 라이다 이미징 시스템을 설계하는 경우, 펄스 레이저 다이오드는 광다이오드 또는 PIN 배열과 함께 신호 체인의 기본적인 부분이 될 것입니다. 레이더 신호 체인과 유사하게, 주변 환경을 스캔하고 깊이 지도를 생성하기 위해 송수신 양쪽을 신중하게 설계해야 합니다. 이러한 시스템은 라이다 레이저 다이오드를 구동하고 먼 거리에서 반사된 저수준 레이저 신호를 감지하기 위한 표준 및 고급 구성 요소를 결합합니다.

다양한 응용 프로그램에서 사용할 수 있는 다양한 라이다 기술이 있습니다. 이미징 및 깊이 측정을 단일 데이터 세트에서 요구하는 UAV와 자율 주행 차량은 주변 환경의 점별 지도를 생성하기 위해 스캐닝 라이다 시스템을 사용할 수 있습니다. 이 응용 프로그램에서는 레이저 펄스가 주변 환경을 가로질러 스캔되며, 반사된 빛은 적외선 광 검출기(현재는 905 nm를 사용하지만 나중에는 1500 nm로 이동할 수 있음)로 수집됩니다. 거리는 비행 시간 측정에서 계산할 수 있으며, 이는 시간-디지털 변환 IC를 사용하여 쉽게 수행할 수 있습니다. 레이더 시스템과 함께 사용될 때, 두 세트의 센서는 동시에 목표 추적(즉, 거리 및 속도 측정) 및 이미징에 사용될 수 있습니다.

이러한 이미징 응용 프로그램은 주변 환경의 점별 거리 측정을 수집하기 위해 펄스 레이저 다이오드를 요구하며, 이는 주변 환경의 거리 지도를 제공합니다. 대기 측정은 차등 흡수를 기반으로 하며, 대기 구성 요소 또는 측정되는 다른 양(온도 또는 난류)에 따라 두 개 이상의 펄스 레이저 다이오드를 사용합니다.

UAV에서의 라이다 레이저 다이오드 고도 지도

펄스 라이다 레이저 다이오드 선택 기준

여기에서는 송신 측에서의 펄스 레이저 다이오드에 초점을 맞추고자 합니다. 연속파(CW) 레이저 다이오드는 펄스 다이오드로 작동될 수 있지만, 이러한 다이오드의 데이터시트는 CW 다이오드를 전압/전류 펄스로 구동할 때 기대할 수 있는 레이저 펄스 길이를 일반적으로 인용하지 않습니다. CW 레이저 다이오드를 펄스 다이오드로 구동하고자 한다면, 민감한 광학 장비 없이는 어려운 자동상관 측정을 사용하여 펄스 길이를 측정해야 합니다.

리다 이미징 시스템에서 펄스 레이저 다이오드를 선택할 때 고려해야 할 다음 사항들입니다:

• 전력 출력. 이것은 시스템의 두 가지 측면을 결정합니다. 첫 번째는 펄스 레이저가 고출력에서 눈 손상을 일으킬 수 있으므로 새 제품에 대한 특정 안전 요구 사항입니다. 이것은 또한 시스템의 유용한 범위를 결정합니다. 높은 전력 출력은 더 긴 범위 측정을 제공할 것입니다.
• 파장. 다른 응용 프로그램은 일반적으로 다른 파장을 사용합니다. 위에서 언급했듯이, 일부 응용 프로그램은 하나 이상의 파장을 사용하는데, 이는 레이저 다이오드를 선택할 때 고려되어야 합니다.
• 듀티 사이클. 펄스 레이저 다이오드는 일반적으로 고전압, 저듀티 사이클 펄스로 구동됩니다. 순간적인 전압은 상당히 높을 수 있지만, 저듀티 사이클 덕분에 평균 전력 소비는 상대적으로 낮습니다. 제조업체는 특정 펄스 길이에 도달하기 위해 사용해야 하는 특정 듀티 사이클을 권장할 것입니다.
• 최소 펄스 길이 및 최대 반복률. 레이저 제품의 데이터시트는 일반적으로 레이저 매체의 회복 시간과 관련이 있기 때문에 최대 반복률을 인용합니다. 최소 펄스 길이는 레이저 다이오드를 구동하기 위해 사용해야 하는 필요한 듀티 사이클을 결정할 것입니다.

Osram Opto SPLPL90

Osram Opto의 SPLPL90 리다 레이저 다이오드는 자동차 시스템에 사용하기 위해 설계되었지만, 짧은 범위의 다른 지상 기반 시스템에도 적합합니다. 이 2핀 레이저 다이오드는 915 nm에서 25 W의 피크 출력 전력으로 100 ns 펄스를 제공합니다. 이 레이저 다이오드가 915 nm에서 작동하기 때문에, 도심 지역에서 지상 수준에서 시스템을 사용할 경우 안전 문제가 발생할 수 있습니다.

SPLPL90 리다 레이저 다이오드. SPLPL90 데이터시트에서.

Excelitas Technology DPGEW1S09H

DPGEW1S09H는 905 nm에서 방출하는 레이저 다이오드 시리즈 중 하나입니다. 이 시리즈의 다이오드(DPGEW1S09H부터 DPGEW3S09H까지)는 피크 출력 전력이 45 W에 도달하는 30 ns 펄스를 방출합니다. 더 작은 펄스 시간은 여기에 제시된 다른 리다 레이저 다이오드에 비해 약간 더 높은 해상도를 제공할 수 있습니다. Excelitas Technology에서 제공하는 더 많은 옵션을 보려면 데이터시트의 38페이지를 참조하세요.

Hamamatsu L11854-336-05

L11854-336-05 레이저 다이오드는 905nm에서 작동하는 장거리 라이다 시스템을 위해 고출력(100W)을 제공합니다. 이 다이오드들은 0.1% 듀티 사이클에서 작동하도록 설계되었으며, 100ns 펄스를 생성하며, 펄스를 생성하기 위해 특수한 레이저 드라이버가 필요합니다. 더 긴 범위는 이 라이다 레이저 다이오드를 UAV 또는 기타 원격 감지 응용 프로그램에 더 적합한 선택으로 만듭니다.

하마마쓰의 L11854-336-05 펄스 레이저 다이오드 사진. L11854-336-05 데이터시트에서.

고급 라이다 시스템은 주변 환경의 3D 지도를 구축하기 위해 적합한 라이다 레이저 다이오드가 필요하며, Octopart^®는 다양한 라이다 레이저 다이오드에 대한 접근성을 제공합니다. 다음 제품에 가장 적합한 옵션을 결정하기 위해 Part Selector 가이드를 사용해 보세요.

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