Nowe diody laserowe poprawiają zasięg i wydajność LiDAR

W ostatnich latach coraz więcej urządzeń do wykrywania światła i odległości stosuje technologię LiDAR, która dokładnie mierzy odległość i identyfikuje obiekty w przestrzeni w różnych, zautomatyzowanych aplikacjach, takich jak roboty sprzątające, zautomatyzowane pojazdy kierowane (AGV) czy pojazdy autonomiczne. W ostatnich latach nowoczesne technologie AI oparte na głębokim uczeniu, wykorzystujące dane chmury punktów pochodzących z pomiarów LiDAR i algorytmy wykrywania obiektów (YOLO/Faster-RCNN/SSD, itp.) z roku na rok dynamicznie się rozwijają. Innowacje łączące technologię obrazowania 3D z wykrywaniem głębi stały się również podstawową technologią stosowaną w robotach AI. Wraz z rosnącą dojrzałością i malejącym kosztem układów LiDAR, technologia ta jest coraz szerzej stosowana w wielu aplikacjach w robotyce czy motoryzacji.

Kamery i systemy LiDAR obsługiwane przez sztuczną inteligencję i technologię uczenia maszynowego znacznie przewyższają tradycyjną technologię wizyjną kamery cyfrowej. W celu dokładniejszego, bardziej elastycznego i stabilnego wykrywania, śledzenia i klasyfikacji warunków drogowych, rozróżniania kierowców i pieszych na drogach i wokół nich, algorytmy detekcji mogą być automatycznie dostosowywane do różnych warunków oświetlenia i pogody. Dlatego też, celem dokładniejszego wykrywania obiektów na dalsze odległości, jednocześnie przy zachowaniu niższego zużycia energii, rośnie popyt na diody laserowe, stosowane w tych systemach jako źródła światła.

W technikach detekcji obiektów, do dokładnej lokalizacji, klasyfikacji i segmentacji obiektów niezbędna jest odpowiednia moc wyjściowa źródeł światła o wysokiej rozdzielczości. Diody laserowe ROHM, dzięki doświadczeniu w projektowaniu falowodów optycznych i rozwijanym przez lata technologiom procesowym, mogą przyczynić się do rozwoju aplikacji sztucznej inteligencji i robotyki, które w przyszłości będą wymagały wykonywania coraz bardziej skomplikowanych operacji, wykorzystujących wysokiej jakości kształty wiązki.

ROHM posiada opatentowaną technologię, pozwalającą na osiągnięcie węższej szerokości emisji, co pomaga LiDAR osiągnąć większy zasięg przy zapewnieniu wyższej dokładności. Od 2019 firma produkuje masowo wysokowydajną diodę laserową RLD90QZW5 o mocy 25 W, mającej szerokie zastosowanie głównie w sektorze elektroniki użytkowej. W celu rozszerzenia zastosowania na rozwijający rynek przemysłowego sprzętu sterującego, firma ROHM opracowała model RLD90QZW3, diodę laserową o dużej mocy wyjściowej, 75W.

Aby uzyskać wąską szerokość emisji, wydłużyć zasięg wykrywania i poprawić dokładność indukcji, RLD90QZW3 wykorzystuje niewidoczne impulsowe diody laserowe 905 nm, 75 W. Opisywany model diody osiąga ultra-wąską szerokość emisji, wynoszącą 225 µm, co w porównaniu z konkurencyjnymi modelami dostępnymi na rynku, osiągającymi szerokość 290 µm, stanowi ulepszenie parametrów o 22%.

Dzięki zaawansowanej strukturze, model ten ma wysoką wydajność konwersji energii i zmniejsza wahania temperatury długości fali, przyczyniając się do niskiego zużycia energii i długiej żywotności układu. Zgodnie ze standardami branżowymi, RLD90QZW3 jest dostępny w obudowie Φ5,6 CAN i nadaje się do dalmierzy laserowych, pojazdów AGV i aplikacji związanych z zapewnieniem bezpieczeństwa.

Oprócz efektywnego ujednolicenia natężenia światła w całym zakresie szerokości emisji, zmniejszono również zależność długości fali lasera od temperatury, która wynosi zaledwie 0,15 nm/℃. Zależność długości fali lasera od temperatury jest o 40% niższa niż w przypadku konkurencyjnych modeli przy tej samej mocy wyjściowej, szerokości emisji 290 µm i zależności temperaturowej na poziomie 0,25 nm/℃. Zastosowanie filtrów pasmowych o mniejszej długości fali może zapewnić węższy zakres długości fal, poprawiając w ten sposób stosunek sygnału do szumu, a tym samym umożliwić pracę LiDAR na większe odległości. Z drugiej strony RLD90QZW3 ma jednolitą intensywność optyczną na całej szerokości emisji, co poprawia rozdzielczość krawędzi obrazu.

ROHM opracowuje projektu referencyjnego dla czujników LiDAR, który pomoże klientom skrócić proces projektowania i wspiera szybkie uruchamianie. Ponadto firma rozpoczyna komercjalizację urządzenia nowej generacji GaN HEMT a także diody laserowej o większej mocy 120 W o oznaczeniu RLD90QZW8.

Artykuł opublikowano dzięki uprzejmości firmy Arrow