激光雷达:905nm or 1550nm ?
2022.07.29


本文将介绍车载激光雷达不同波动的优劣势。


车载激光雷达吸引到越来越多人们的目光,逐渐涵盖了广泛的应用。然而车载激光雷达有两个主流的发射波段,首先,在不考虑成像技术方案的前提下,我们来分析这两个波段的本身的优缺点。在激光雷达系统中激光器的功能在于发射激光脉冲,激光调制器通过光束控制器控制发射激光的方向和线数,最后通过发射光学系统,将激光发射至目标物体。


激光最关键指标在于波长,一般会考量四个因素:人眼安全、与大气相互作用、可选用的激光器以及可选用的光电探测器。激光是一种单一颜色、单一波长的光,根据发生器的不同可以产生紫外线(10-400nm)到可见光(390-780nm)到红外线(760-1000000nm)波段内的不同激光,相应的用途也各不相同。400-1400nm波段内激光穿过玻璃体,聚焦在视网膜上,视网膜温度上升10℃就会造成感光细胞损伤。低于400nm或高于1400nm的激光会被晶状体和角膜吸收,因此高功率的激光会造成白内障或晶体状烧伤。近红外激光最容易造成人眼损伤,原因是感光细胞对近红外激光不敏感,甚至已经发生永久损耗,人眼甚至没有感觉。

由于要避免可见光对人眼的伤害,激光雷达选用的激光波长有两种选择,一个是1000nm以内的,典型值是905nm,可以用硅做接收器,成本低且产品成熟。还有一种是1000到2000纳米之间的,典型值是1550nm,这个波段硅无法探测,需要用Ge或者InGaAs探测器,与硅基光电探测器相比,Si探测器确实更加成熟,但经过这几年1550nm激光雷达的快速发展,Si和InGaAs探测器(都指APD)的价格已经相差不大。但在同等功率下,1550nm的人眼安全性提升可达40倍,可以允许输出更高功率,实现更远探测距离。因此我们可以得出第一个结论:1550nm激光相比905nm激光有更好的人眼安全性和更远的探测距离。


1550nm相对905nm的第二个优点1550nm激光大气穿透能力强、探测精度更高。1550nm波长激光抗干扰能力强、光束准直度更好、光源亮度高,这几个优点也让激光的发射和接收更高效,可以实现更精细的物体识别。同时1550nm波长激光发散性弱、光斑小,在100米外光斑直径仅为905nm的四分之一。


1550nm相对905nm的缺点是首先在雨雪天气下,1550nm的穿透能力相对905nm较弱。其次1550 nm激光雷达一般采用光纤激光器作为光源,技术相对更复杂,在光源及探测器成本、雷达体积以及供应链成熟度上还有明显的不足。并且由于功耗相对较高,所以对于激光雷达的散热性同样是一个考验。

905nm1550nm的各自优缺点都非常明显,因此我们认为车载激光雷达这两个波段对于车载传感器来说将是一个互补共存的状态。