Dr. Sidi Aboujja von SemiNex hat letzte Woche auf der SPIE Photonics West 2023 zwei Fachvorträge zu unserem neuesten SOA-Array und hochzuverlässigen Triple Junction für Automotive-LiDARs gehalten. Diese Vorträge erfassen die technologischen Fortschritte und Anwendungseinblicke, damit LiDAR eine große Reichweite bei niedrigen Kosten und kleinen Formfaktoren erreichen kann. Die Abstracts dieser Vorträge sind unten aufgeführt.
Fachbeitrag: Optischer Hochleistungs-Halbleiterverstärker und -Array für FMCW-LiDAR in autonomen Hochgeschwindigkeitsfahrzeugen
Abstrakt
Wir präsentieren eine branchenführende Plattform für optische Halbleiterverstärker (SOA), die sowohl bei 1550 nm als auch bei 1310 nm Spitzenleistung zeigt und in FMCW (Frequency-Modulated Continuous-Wave) LiDAR (Light Detection and Ranging) für autonome Fahrzeuge verwendet wird. Die SOA-Struktur basiert auf einem proprietären 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 450 mW und 600 mW erreichen. Ein Array aus vier SOA-Wellenleitern mit einem Abstand von 127 um oder 500 um kann eine Gesamtausgangsleistung von über 2 Watt liefern. SOA-Arrays können auch als einzeln adressierbar mit galvanischer und optischer Trennung verarbeitet werden. Diese hohe Leistung bietet LiDAR-Systemen mit verschiedenen Scanstrategien Gestaltungsfreiheit, sodass eine Erkennung über große Entfernungen realisiert werden kann. 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. Verstärkungschip basierend auf dem gekrümmten Wellenleiter für verschiedene Laserkonfigurationen wird getestet und diskutiert. Die SOA-Chips und -Arrays können in einen integrierten Silizium-Photonik-Schaltkreis (Si PIC) integriert werden, um die Gesamtfläche eines LiDAR-Systems und die Gesamtkosten zu minimieren. Sie umfassen Selbstausrichtungsfunktionen für eine einfache Integration und eine hohe Kopplungseffizienz auf Si-PIC.
Fachbeitrag: Hohe Zuverlässigkeit der 1550-nm-Triple-Junction-Laserdiode für Langstrecken-Automotive-LiDAR
Abstrakt
Wir haben die weltweit führende Triple-Junction-Laserdiode auf Basis von AlInGaAs/InP-Materialsystemen für LiDAR-Anwendungen entwickelt. Die monolithische Laserstruktur mit Tunnelübergangsschichten soll die Spannung reduzieren und die Wärmeableitung verbessern. Er hat die 3-fache Ausgangsleistung und die 2-fache Steckdoseneffizienz eines Single-Junction-Lasers aufgrund seiner niedrigen Betriebsspannung und der hohen Steigungseffizienz bei 1 W/A. Eine einzelne Triple-Junction-Laserdiode bei augensicheren 1550 nm ermöglicht es einem LiDAR, bei allen Wetterbedingungen eine Erkennungsreichweite von über 200 m zu erreichen. Es kann das LiDAR-Design im Vergleich zu anderen Laseroptionen wie 905-nm- oder Faserlasern drastisch verbessern und vereinfachen. Für die Massenakzeptanz durch die Automobilindustrie demonstrieren wir hier die hohe Zuverlässigkeit, die für Triple Junction-Hochleistungslaserdioden bei 1550 nm erforderlich ist. Der Lebensdauertest wurde an einem Triple Junction mit 95 µm Apertur und 2,5 mm Hohlraumlänge in einem TO9-Gehäuse durchgeführt. Sie wurden mit einer durchschnittlichen Leistung von 700 mW mit einer Impulsbreite von 100 Mikrosekunden und einem Arbeitszyklus von 10% bei 90 °C betrieben. Solche elektrischen Belastungen und Temperaturbedingungen sind fast 20-mal höher als der Standardbetrieb für Automotive-LiDAR. Wir haben mehr als 1000 Stunden Lebensdauertest auf 30 Geräten angesammelt. Basierend auf der Chi-Quadrat-Verteilungsanalyse und der Arrhenius-Gleichung beträgt die geschätzte MTTF (mittlere Ausfallzeit) 248.000 Stunden bei 20 °C und 57.000 Stunden bei 50 °C Betriebstemperatur, was 31-mal bzw. 7-mal mehr ist als die erforderlichen 8.000 Stunden in Automobilanwendungen . Wir haben auch Triple-Junction-Laserdioden bis zu 100 °C ohne Leistungseinbußen und ohne COD (katastrophale optische Schäden) getestet.
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/.
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