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ROHM 225µm业界超窄线宽激光二极管,更高效、更低温

《名企发布会动态》
2021-08-03 13:18 来源:电源网原创 编辑:杨

如今,随着各种智能应用的快速发展和普及,生活中的很多方面都应用到了ToF技术。ToF——Time of Flight,是通过测量从光源到对象物的过程中,光的飞行时间来确定距离的方法以取得距离信息为基础,通过这个应用可以检测物体的有无和识别形状。日常中,面部识别、手势感应、运动传感器等都应用了ToF技术,而扫地机器人、监控摄像头、自动驾驶等长距离测距应用则需要更高输出功率的光源。

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自1984年的第一款780nm FPLD起,到今年的905nm 75W高输出功率FPLD,罗姆在这三十年间先后量产了十款激光二极管。从下图我们可以发现,罗姆激光器主要围绕波长和激光功率这两个维度重点开发。从演变过程来看,罗姆推出的激光器主要集中在波长635纳米—780纳米,出光功率在100毫瓦以内,且有着非常高的市场占有率。ROHM半导体(北京)有限公司技术中心助理经理吴波先生表示,今后罗姆激光器主要集中在905纳米的大功率激光器和VCSEL两个方面。目前,已经开始量产的是一款75W大功率激光二极管RLD90QZW3。

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225µm业界超窄线宽

RLD90QZW3在75W级产品中实现了225µm的业界超窄发光线宽,有助于支持实现长距离测距和高精度测距。为什么这么说?吴波先生表示:“下面图中红色部分代表RLD90QZW3的线宽,线宽是225µm,蓝色线宽是市面上其他75W激光器的线宽,大概有290µm。刚才提到旋转型的激光雷达,激光器发出的光,经过透镜整形成平行光之后打出去进行扫描检测,激光器本身的线宽越窄,经过透镜之后得到的平行光斑就越小,光斑中心部分光强越强,可以打得越远,测的精度越高。”

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还值得一提的是,RLD90QZW3通过各种工艺改良,发光部两端之间(整个线宽)的发光强度非常均匀,没有任何衰减。同时,该款芯片波长随温度的变化率非常低,“一般市面上905纳米的激光器,波长随温度变化率在0.25纳米每摄氏度左右,我们这个芯片经过工艺改良后,它的波长随温度变化率可以降到0.15纳米每摄氏度。”吴波先生补充道。

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出色的光电转化效率,无需担心功耗增加

众所周知,激光器是把输入的电能转化成光能的光电转换器件,这其中涉及到光电转化率的问题。一般来说线宽越窄,光电转换率的提高会相对比较困难。针对这一挑战,罗姆利用专利技术使得RLD90QZW3在既能够保证非常窄的发光线宽的前提下,其光电转换率依然可以与市面上普通产品达到同等水平——正向电流24A 75W的输出时可达到21%的光电转化率。从这个数据来看,工程师采用RLD90QZW3时既可以拥有超窄线宽带来的各种优势,也不用担心发热增加或者功耗增加的影响。可谓鱼和熊掌可以兼得了!

同时针对这款激光器应用罗姆也有很多技术支持,可以提供各种技术参考数据,例如驱动电路设计指南和电路板开发用数据、以及激光器的光学模型等等,客户可以从罗姆官网上直接下载,方便做一些初期的设计。

下图是罗姆和艾睿(ARROW)针对RLD90QZW3激光器开发的单通道激光测距参考设计测试板,这个测试板正面有两个透镜,左边小的透镜下面光源就是RLD90QZW3。该测试板的工作原理是测试板上半部分是一个激光器的脉冲驱动电路,通过GaN驱动产生脉冲驱动,使RLD90QZW3发出纳秒级的脉冲光,经过透镜形成平行光之后打到对象物上去,通过板子上的感光元件对反射光进行接收,再通过MCU对发射出来的激光和接收到的反射光进行信号处理,得到板子到对象物的距离。这可以说是一个非常典型的ToF应用。

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未来计划

吴波先生表示,目前罗姆发布了75W的激光器,后续会继续推出120W的大功率激光器,包括符合AEC—Q102认证的产品。未来,包括汽车领域在内,罗姆会继续为整个行业实现更加安全,更加便捷的激光雷达新品开发,来继续贡献力量。

据了解,在2020年,为了在重申罗姆不变的企业理念并阐明罗姆在新的社会基础建设中的使命,公司制定了“专注于电源和模拟技术,并通过满足客户对“节能”和“小型化”的需求,来解决社会课题”的经营愿景。ROHM半导体(上海)有限公司市场宣传课副总经理原直人先生表示,罗姆的目标具体是以“增长”、“发展”和“创造”这三个轴推进。正如经营愿景所示,罗姆将致力于电源和模拟,车载领域、工业设备特别是服务器、基站领域。在中国,将加强与车载相关企业的合作关系。在消费电子领域,将推进加快设备智能化发展的高附加值的产品。

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除了通过产品贡献力量外,罗姆认为在生产过程等所有业务活动中减轻环境负担也非常重要。为了可持续发展的未来,罗姆在今年制定了“环境愿景2050”。从气候变化、资源循环利用和与自然共生这三大方面出发,以实现零碳(C02排放量实质为零)及零排放为目标。

其中,在碳化硅制造方面,罗姆也构筑了引以为豪的“一条龙”生产体制,通过晶圆大口径化和最新设备来提高生产率,同时致力于减轻生产活动带来的环境负荷。

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