炬光科技：激光雷達應用中VCSEL變得炙手可熱，廠商如何應對？

目前已經發布的將搭載激光雷達的乘用車中，大多采用的都是MEMS混合固態激光雷達，而隨著L3級別以上自動駕駛對于路面數據的要求提高，以及體積與成本等的考量，未來純固態激光雷達將會成為主流，光源技術也將會從邊發射激光器（EEL）逐漸過渡到垂直腔面發射激光器（VCSEL）。

在談到目前激光雷達的主流光源時，炬光科技汽車事業部副總經理李勇認為，由于EEL的峰值功率密度最高，激光器標準化程度高，供應鏈相對成熟，所以目前是激光雷達行業旋轉式激光雷達和MEMS激光雷達中的主流光源技術。

“VCSEL作為近年來在智能手機被廣泛采用的激光器技術，應用于激光雷達具有波長穩定性好、可靠性高、成本低等優勢。但是目前成熟的VCSEL芯片方案更多是為結構光、iToF等應用而開發，用于激光雷達峰值功率需要提高、車規可靠性需要驗證，因此當前用于激光雷達的VCSEL屬于老技術升級后用于新應用。炬光科技推出的AX01模塊采用多結高峰值功率VCSEL芯片+車規級diffuser，集成了短脈沖電源易于客戶測試使用，是dToF閃光式短距雷達的首選光源。” 李勇向《華強電子》記者表示。

對于當前的車載激光雷達市場，李勇認為未來三到五年能在成本和性能上取得較好平衡并最有可能進入量產的技術路線是：前向使用1臺EEL線光斑一維掃描式激光雷達，實現200m以上120~140°× 25°遠距探測，側向、后向使用3~5臺基于VCSEL大視場角的低成本Flash激光雷達實現短距探測（補盲、防撞、防追尾等）。

不過在光源方面，李勇也比較看好VCSEL未來能夠全面替代EEL。“隨著VCSEL技術的進步和亮度的提升，基于VCSEL的線光斑一維掃描激光雷達以后可能取代基于EEL的線光斑一維掃描雷達。另外，為了增加側向和后向的探測距離，電子掃描的VCSEL多區拼接Flash激光雷達可能取代VCSEL大視場角激光雷達。炬光科技的產品開發技術路線正是基于這一市場趨勢做出的規劃。”

終端驅動一直以來都是VCSEL發展的主旨。無論是光通信中的光模塊、消費電子3D傳感還是激光雷達等應用，不同的應用場景對于VCSEL的性能需求都有所不同。VCSEL如今在激光雷達應用中的炙手可熱，其實還是離不開終端驅動。炬光科技2016年開始研發固態激光雷達模塊，是適應當時自動駕駛發展的階段，根據需求而做出的決策。據李勇介紹，炬光科技自2016年起開始研發的高峰值功率固態激光雷達光源模塊，已于2019年與德國某Tier 1公司簽訂批量供應合同，2020年完成自動化產線建設、產品可靠性驗證等開發工作，進入量產爬坡和交付階段，為行業內首次實現固體激光雷達發射模塊的規模化量產。2020年7月公司還正式通過了IATF16949汽車質量體系認證（包括設計與制造），同時通過了德國汽車工業協會VDA 6.3過程審核，為未來的業務發展打好了質量體系基礎。李勇表示，針對市場需求變化，炬光科技在各種激光雷達方案上都有相應的產品和服務提供。比如針對面向Robotaxi市場的機械式激光雷達，可以提供性能優越的快軸準直鏡、快慢軸一體鏡等標準微透鏡元件；針對面向ADAS乘用車市場的MEMS或轉鏡掃描類激光雷達，提供創新性的905nm EEL線光斑發射模塊，可以取代傳統的單點或多點光源，配合新型線列探測器實現等效高線束；針對Flash激光雷達，可以提供基于固體激光的超高峰值功率AL01激光發射模塊以及基于VCSEL光源的300W面光斑模塊等等。

國內激光雷達行業目前的主要現狀是，在整體方案上傾向于采用穩妥的有成熟市場需求、可以快速出樣的機械旋轉式雷達方案，在發射端則為了控制成本經常采用標準的EEL芯片配合低成本柱鏡進行光斑整形。也有不少初創企業提供創新型的激光雷達方案，但整體來看，從光電器件端開始投入研發、采用高性能器件的動力不足。

隨著自動駕駛技術的發展，VCSEL在激光雷達上占據的地位將會進一步提高。因此，在激光雷達等終端驅動的VCSEL市場下，擁有豐富的技術儲備、快速且可靠的量產能力，是企業能夠迅速市場需求不斷變化的有力保障。而作為激光雷達的上游供應商，VCSEL廠商整合模塊、相關元件等，提供更加完整的解決方案，能夠在成本、設計、服務上占領優勢，搶得市場先機。