激光芯片作为LiDAR（激光雷达）系统的核心光源，正推动自动驾驶技术突破感知瓶颈。本文将深入探讨其工作原理、技术优势及行业发展趋势。
一、激光芯片：LiDAR的”光学引擎”
激光芯片本质是半导体激光器，通过电致发光产生高纯度光束。在LiDAR中，其核心价值在于：
– 脉冲控制：以纳秒级精度发射激光脉冲，确保测距时效性
– 波长稳定性：通常采用905nm或1550nm波段（来源：IEEE），兼顾人眼安全与环境穿透力
– 光束质量：通过MEMS微振镜或光学相控阵实现光束定向扫描
关键术语解析：
– 飞行时间法（ToF）：通过计算激光反射时间差实现测距
– 点云密度：单位时间内激光束扫描形成的空间坐标数量
二、三大应用优势解析
2.1 高精度环境建模
- 角分辨率可达0.1°，比毫米波雷达精度提升百倍（来源：Yole报告）
- 点云密度提升使算法能识别细小物体（如轮胎碎片）
2.2 全天候抗干扰能力
- 激光束窄波束角特性降低环境光干扰
- 1550nm波长在雨雾中散射损失低于905nm（来源：OSA期刊）
2.3 系统集成化趋势
| 技术路线 | 激光芯片集成方案 |
|---|---|
| 机械旋转式 | 多通道边发射激光器阵列 |
| 固态LiDAR | 垂直腔面发射激光器(VCSEL) |
注：VCSEL因低功耗、易集成优势成为主流方案
三、技术挑战与发展方向
3.1 成本与量产瓶颈
-
磷化铟材料成本占芯片制造成本60%以上
-
晶圆级光学封装工艺良率亟待提升
3.2 光电效率优化
-
提升电光转换效率至35%以上（当前平均25%）
-
降低热效应对波长漂移的影响
3.3 多技术融合演进
-
FMCW调频连续波技术：结合相干检测提升动态范围
-
片上LiDAR：光子集成电路(PIC)实现光源-探测器全集成
