Auf dem Weg zu LiDAR-Sensoren der nächsten Generation
Unser Werk im kanadischen Vaudreuil-Dorion bei Montreal entwickelt und baut seit 2002 Impulslaserdioden (PLDs). Von bescheidenen Anfängen in einer dunklen, leeren Lagerhalle hat sich LASER COMPONENTS Canada zu einem führenden Anbieter von PLDs mit den Wellenlängen 850 nm, 905 nm und 1550 nm entwickelt. In einem Markt, der von anspruchsvollen Branchen wie der Automobil- und Verteidigungsindustrie bestimmt wird, hat es das Unternehmen geschafft, immer an der Spitze der technologischen Entwicklung zu stehen. Geschäftsführer Jeff Briton erzählt uns, wohin die PLD-Technologie sich entwickelt.
PLDs werden insbesondere in der Time-of-Flight-basierten Abstandsmessung eingesetzt, die derzeit vor allem von LiDAR-Anwendungen beherrscht wird. Haupttriebfeder für die Entwicklung dieser Technologie ist im Moment die Automobilindustrie. Dort wird LiDAR bereits in Fahrerassistenzsysteme wie Autonomous Emergency Braking (AEB) eingesetzt, soll aber bald erheblich komplexere Aufgaben erfüllen. Die Branche ist für ihre anspruchsvollen Anforderungen bekannt. So müssen Bauteile in einem weiten Temperaturbereich funktionsfähig bleiben und allen Arten von Stößen und Vibrationen widerstehen. Zusätzlich zu diesen Anforderungen müssen LiDAR-Lösungen für zukünftige Automobilanwendungen eine außergewöhnlich hohe Auflösung aufweisen, denn um weiter entfernte Objekte erkennen und unterscheiden zu können, ist ein detailliertes 3D-Bild der gesamten Umgebung erforderlich.
Anspruchsvolle Technologie
Beyond Borders
Eine vielversprechende Lösung bietet hier die sogenannte Flash LiDAR-Technologie. Sie erlaubt ein größeres Sichtfeld ohne den Einsatz mechanischer Strahlführungskomponenten und ist dadurch besonders robust und kostengünstig. Dazu wird ein divergenter Laserstrahl benutzt, der allerdings wesentlich leistungsärmer ist als ein fokussierter Strahl. Daher ist Flash LiDAR nicht nur auf hochempfindliche Einzelphotonendetektoren angewiesen, sondern auch auf leistungsstarke Emitter, die möglichst viel Licht liefern. LASER COMPONENTS gehört zu den wenigen Unternehmen auf dem Markt, die sowohl Emitter als auch Detektoren anbieten. Da die Detektoren von der LASER COMPONENTS Detector Group in Arizona geliefert werden, fallen sie nicht in meinen Zuständigkeitsbereich und ich werde mich hier auf die Emitter konzentrieren.
Kurze Pulse – hohe Auflösung
Beyond Borders
Um den Anforderungen von LiDAR – und insbesondere Flash-LiDAR – gerecht zu werden, verfolgen unsere Ingenieure und Techniker zwei Lösungsansätze: Der gängigste Weg zu einer höheren Auflösung, besteht darin, die Pulslängen der PLD so kurz wie möglich zu halten. Höhere Pulsfrequenzen führen zu einer dichteren Punktwolke und liefern in kurzer Zeit ein detaillierteres Bild der Fahrzeugumgebung. Produkte wie unsere QuickSwitch® PLD verwenden eine ausgefeilte Ansteuerungselektronik und ein proprietäres Hybriddesign und erzeugen so Pulse zwischen 2 ns und 3 ns. Die Pulsfrequenz liegt dabei über 200 kHz. Um unser Portfolio in diesem Bereich zu erweitern entwickeln wir derzeit neue QuickSwitch®-Varianten. Der von den PLDs erzeugte Laserstrahl lässt sich auf viele verschiedene Arten beeinflussen – zum Beispiel über die Ansteuerungselektronik, Kollimationsoptiken oder durch die PLDs selbst. Wir konzentrieren uns zunächst auf die Integration von Kollimationsoptiken, untersuchen aber auch andere Designs.
Zusätzlich erweitern wir auch unsere Gehäuseoptionen. Neben der gängigen TO-Bauform bieten wir verschiedene andere Gehäuse sowie offene Träger-PLDs an. Auf Wunsch können wir die Dioden auch mit Fast-Axis-Kollimatoren versehen, um die Strahldivergenz zu reduzieren und das optische Design in der Anwendung zu erleichtern. Unsere Kunden können sich aus verschiedenen Optionen die passende Konfiguration zusammensetzen. Bei besonderen Anforderungen entwickeln wir auch individuelle Lösungen.
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