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Dr. Sidi Aboujja von SemiNex präsentiert auf der SPIE DCS 2023 zwei technische Vorträge über unser neuestes SOA-Array und den hochzuverlässigen Triple Junction für Automotive LiDAR. Diese Vorträge erfassen die technologischen Fortschritte und Anwendungserkenntnisse, damit LiDAR eine große Reichweite bei geringen Kosten und kleiner Form erreichen kann Faktoren. Die Abstracts dieser Vorträge sind unten aufgeführt.

Fachbeitrag: Optischer Hochleistungs-Halbleiterverstärker und -Array für FMCW-LiDAR in autonomen Hochgeschwindigkeitsfahrzeugen

Abstrakt

Optische Halbleiterverstärker (SOA) haben aufgrund ihres kritischen Bedarfs an kohärenten Erkennungsschemata wie FMCW (frequenzmodulierte kontinuierliche Welle) in Automobil-LiDAR (Light Detection and Ranging) viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Die kohärente Erkennung bietet mehr Funktionen als ToF (Time of Flight) wie Geschwindigkeit und Richtung für autonome Fahrzeuge. Anstelle eines sperrigen und teuren Faserlasers kann eine kohärente Laserquelle mit SOA mit hoher Verstärkung einen kleinen Formfaktor mit Si PIC (Photonic Integrated Circuit) erreichen. Hier präsentieren wir eine proprietäre SOA-Struktur basierend auf einem AlInGaAs-Materialsystem mit mehreren Quantentöpfen auf einem InP-Substrat. Die SOAs mit gekrümmten und geneigten geraden Wellenleitern wurden entwickelt und getestet. Die gesättigte Ausgangsleistung eines solchen SOA bei 1550 nm und 1310 nm kann mehr als 350 mW und 450 mW mit hoher Wallplug-Effizienz erreichen. Die Kleinsignalverstärkung übersteigt 40 dB sowohl für 1310 nm als auch für 1550 nm. Die Beschichtung mit geringer Antireflexion (AR) kann ein Reflexionsvermögen von 0,011 TP3T erreichen, und die Rauschzahl und Nahfeldmodusfelder verschiedener SOA-Konfigurationen werden vorgestellt und verglichen. Ein Array aus vier SOA-Wellenleitern mit einem Abstand von 127 um oder 500 um kann eine Gesamtausgangsleistung von über 2 Watt mit geeigneter Wärmeableitung liefern. SOA-Arrays können auch einzeln adressierbar mit galvanischer und optischer Trennung verarbeitet werden. Ein solches Hochleistungs-SOA-Array bietet LiDAR-Systemen mit verschiedenen Scanstrategien die Gestaltungsfreiheit, sodass eine Erkennung über große Entfernungen realisiert werden kann. Gain-Chip, RSOA (Reflective SOA), basierend auf dem gekrümmten Wellenleiter für Laserkonfigurationen mit externem Resonator, wird getestet und diskutiert. Selbstausrichtungsfunktionen können auf dem SOA-Chipsatz aufgebaut werden, um die Integration von Si PIC für minimalen Platzbedarf und kostengünstige Massenproduktion zu erreichen.

Fachbeitrag: Augensichere, hochzuverlässige Triple-Junction-Laserdiode für Langstrecken-Entfernungsmesser und LiDAR

Abstrakt

Wir haben eine proprietäre Triple-Junction-Laserdiode mit augensicheren 1550 nm basierend auf AlInGaAs/InP-Materialsystemen für LiDAR- und Laser-Entfernungsmessungsanwendungen entwickelt. Drei monolithische Laserstrukturen mit Tunnelübergangsschichten wurden entwickelt, um mechanische Belastungen durch hervorragende Wärmeableitung zu reduzieren. Er erreicht die 3-fache Ausgangsleistung und den 2-fachen Wandsteckerwirkungsgrad eines Einzelanschlusses mit niedriger Betriebsspannung und hohem Flankenwirkungsgrad bei 1 W/A. Eine 1550-nm-Triple-Junction-Laserdiode ermöglicht es einem LiDAR oder Laser-Entfernungsmesser, im Vergleich zu einer Single-Junction- oder 905-nm-Laserdiode den längsten Erfassungsbereich zu erreichen. Hier demonstrieren wir die hohe Zuverlässigkeit von Triple-Junction-Hochleistungslaserdioden bei 1550 nm für den Einsatz in verschiedenen Anwendungen. Der Lebensdauertest wurde an Triple-Junction-Proben mit 95 μm Apertur und 2,5 mm Hohlraumlänge in einem TO9-Gehäuse durchgeführt. Sie wurden mit einer durchschnittlichen Leistung von 700 mW in einer Impulsbreite von 100 μs und einem Arbeitszyklus von 10% bei 60 °C betrieben. Diese elektrischen und thermischen Stressbedingungen sind fast 20-mal höher als der Standardbetrieb für Automotive-LiDAR. Wir haben über 1000 Stunden Lebensdauertest auf 17 Geräten gesammelt. Basierend auf Arrhenius-Bedingungen beträgt die geschätzte MTTF (mittlere Ausfallzeit) 75.000 Stunden bei 20 °C und 17.000 Stunden bei 50 °C Betriebstemperatur, was 9,3-mal bzw. 2,5-mal mehr ist als die erforderlichen 8.000 Stunden in Automobilanwendungen. Wir haben auch Triple-Junction-Laserdioden bei bis zu 100 °C getestet und es zeigt keine Anzeichen von COD (katastrophale optische Schäden). Unter CW-Betriebsbedingungen mit hoher Belastung bei 5 W zeigen Triple-Junction-Laserdioden einen thermischen Überschlag, kehren aber bei gepulstem Betrieb zu ihrer normalen Leistung zurück.

SemiNex arbeitet gerne mit Ihnen an Design-In-Bemühungen oder kundenspezifischen Designanfragen, um die Anforderungen in Ihren integrierten LiDAR-Systemen zu erfüllen. Wenden Sie sich für Anfragen zu Produktangeboten, kundenspezifischen Designs und zukünftigen Projekten mit SemiNex sowie zur Vereinbarung eines Treffens mit uns an uns sales@seminex.com oder +1-978-326-7703. Einzelheiten zu den Triple-Junction-Laserdioden und SOAs finden Sie unter seminex.com/lidar/.