單頻窄線寬激光的產(chǎn)生,主要依靠諧振腔的腔長。諧振腔腔長越長,所產(chǎn)生激光線寬越窄。但是由于半導(dǎo)體激光器的腔長天然短,很難產(chǎn)生量級(jí)上的變化,因此采用半導(dǎo)體發(fā)光的窄線寬激光器多采用外腔的方式實(shí)現(xiàn)。最通用的方式是用一段長光纖作為反饋腔,在光纖中用無源光柵作為反射鏡。這樣做優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)較容易,易于實(shí)現(xiàn)窄線寬。但是光纖的抗干擾設(shè)計(jì)難,無法實(shí)現(xiàn)大功率輸出。研發(fā)小尺寸、高可靠、低成本的窄線寬激光器是激光器發(fā)展的重要方向之一。本項(xiàng)目研發(fā)的微型化、高可靠、高功率、低成本的半導(dǎo)體外腔窄線寬激光器,其微型化指標(biāo)將滿足絕大多數(shù)光電系統(tǒng)和光電模塊的集成化需求,抗干擾,抗震動(dòng),溫度適應(yīng)性滿足工業(yè)化產(chǎn)品的高要求,低成本性滿足消費(fèi)級(jí)光電模塊應(yīng)用,高功率輸出滿足汽車電子,工業(yè)制造等高功率需求。本項(xiàng)目將研發(fā)完整的量產(chǎn)工藝,滿足單條產(chǎn)線月產(chǎn)50k個(gè)激光器的量產(chǎn)需求,從而將窄線寬激光器第一次普及到基礎(chǔ)工業(yè)領(lǐng)域。 本項(xiàng)目的微型化半導(dǎo)體外腔窄線寬激光器,線寬可控制在2-100kHz,最大輸出功率500mW,可產(chǎn)生線性調(diào)頻信號(hào),波長可定制即可。
微型化窄線寬半導(dǎo)體激光器是下一代激光雷達(dá)的核心器件,可幫助下一代激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)300-1000米范圍內(nèi)的三維環(huán)境感知,以及復(fù)雜場(chǎng)景下的抗干擾能力,進(jìn)而滿足自動(dòng)駕駛車輛在高速移動(dòng)、環(huán)境復(fù)雜、多激光雷達(dá)終端場(chǎng)景下的探測(cè)需求。 目前主流的激光雷達(dá),多采用激光脈沖作為探測(cè)信號(hào),通過計(jì)算ToF(Time of Flight,即光脈沖飛行時(shí)間)得到被探測(cè)物體與激光雷達(dá)之間的距離。此類架構(gòu)的激光雷達(dá)在實(shí)際使用中會(huì)面臨諸如接收光信號(hào)信噪比低進(jìn)而探測(cè)距離受限、雨霧天氣性能損耗大、可探測(cè)物理量受限、雷達(dá)終端間互擾難以克服等不利因素,影響激光雷達(dá)在自動(dòng)駕駛場(chǎng)景下的商用可行性。 本項(xiàng)目所研發(fā)的微型化半導(dǎo)體窄線寬激光器,可作為下一代激光雷達(dá)的光源器件,使用窄線寬激光作為探測(cè)信號(hào)源,即可在激光雷達(dá)中引入已在激光通信領(lǐng)域成功商用的相干探測(cè)技術(shù),通過采集激光信號(hào)的強(qiáng)度、相位和偏振態(tài)等光場(chǎng)信息,大大增加探測(cè)距離及惡劣氣象條件下的性能,解決多終端互擾問題,并可在測(cè)距的同時(shí)測(cè)速。如果在此基礎(chǔ)上引入物理層信號(hào)處理技術(shù),可進(jìn)一步提高探測(cè)性能指標(biāo)。 本項(xiàng)目所研發(fā)的微型化窄線寬激光器可實(shí)現(xiàn)基于流水線的完全國產(chǎn)化,知識(shí)產(chǎn)權(quán)及供應(yīng)商自主可控,具有極高的成本與戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì),可幫助下一代激光雷達(dá)突破不斷增長的自動(dòng)駕駛市場(chǎng)。
已完成實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)及相關(guān)技術(shù)指標(biāo)測(cè)試,正在進(jìn)行量產(chǎn)工藝研發(fā)。
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