解决尺寸上的挑战

在尺寸上有什么好消息呢？现在，在汽车顶上安装旋转万向节和笨重的旋转器部署LiDAR的日子已经到头了。目前，通过使用合适的垂直腔面发射激光器（VCSEL）照明器可以减少LiDAR系统的占位面积。VCSEL激光器可以放在一个仅有几个毫米大小的微芯片上。

这种技术可以大幅度降低LiDAR系统的整体占位面积，同时还能提供人眼安全的高功率，以照亮整个视野。LiDAR装置的尺寸可以降低至大概卡片大小或者更小。在汽车应用中，这种尺寸级别使得可以将LiDAR放置到汽车内外的多个位置，以有效地测量从几米到多达200多米的距离。这些变化可以帮助为自主驾驶汽车提供额外的环境监控和防撞功能。

突破成本壁垒

降低尺寸的解决方案背后的技术和思维也可以大大推动成本节约。半导体垂直腔面发射激光器（VCSEL），特别是波长为940纳米的半导体VCSEL利用了现有针对手机等大规模生产的产品进行了成本优化的半导体工艺，使用硅芯片工艺代替了更昂贵的磷化铟（InP）和1550纳米波长激光器和传感器中发现的铟镓砷（InGaAs）器件。

使用低成本的半导体制造工艺，再结合其它材料节省措施，可以将LiDAR装置的成本降到200美元甚至更低，要知道，现在许多基于机械和MEMS的1550纳米波长方案的成本都在一千美金以上。在200美元或以下的成本线上，在自主驾驶汽车上便可以部署多个LiDAR装置，从而以一种具备成本效益的方式获得先进的传感能力和更高的安全性。

提高可靠性

今天，大多数LiDAR技术都是基于微机电系统或旋转镜，这些技术中含有许多移动部件，不仅生产成本高，而且故障率较高。值得一提的是，许多LiDAR系统必须在不太理想的气候条件和高振动性的环境下运行。合适的940纳米波长VCSEL模块化激光器技术设计能够满足汽车AEC-Q100 1级温度范围。这项技术已经在电信领域部署了二十多年，具有很高的可靠性。此外，VCSEL已经在LiDAR要求的功率水平和AEC-Q100 1级温度范围内进行了数百万小时的测试，性能没有任何降低。

增加范围

通常，出于人眼安全限制，905纳米波长的边缘发射器激光器（EEL）限制在大约100米范围内，而1550纳米波长激光器可以用在远程应用中实现人眼安全照明。不过，在可以预见的未来，激光器和1550纳米传感器的成本依然令人望而却步。LiDAR行业曾经固步自封地认为，实现人眼安全的远程应用的唯一方法便是使用1550纳米波长的激光器和传感器。

现在，940纳米波长的激光器提供了另外一种解决方案-使用940纳米的太阳光光谱（太阳光干扰最少）和规模量产的低成本VCSEL技术。940纳米波长附近的环境光噪声很小，使得可以在较低的激光光学功率下实现更高的范围。您也许已经在智能手机上使用了940纳米波长VCSEL，以在极低的功率和短距离内进行3D感应。现在，VCSEL技术可以实现远程距离，并支持人眼安全。您可以阅读相关材料以了解这是怎么实现的。

在人眼安全上的创新

出于人眼安全的限制，905纳米波长的边缘发射器激光器（EEL）的应用通常被限制在100米范围内。红外激光附近的高功率连续光波对人眼来说并不安全，因为它们可以穿透视网膜进而损害视力，但是，在较低的占空比下，持续时间较低（脉冲时间约十亿分之一秒）的高功率940纳米波长激光光源可以被人眼承受（“人眼安全”）。今天的940纳米波长VCSEL阵列和高亮度的点式光源以及边缘发射激光器（EEL）完全不同。

940nm VCSEL阵列包含多个独立的VCSEL激光器，功率相对较低，使用短脉冲，因此是安全的。该技术以非常低的重复率使用极窄脉冲（脉冲时间仅为十亿分之一秒）。当这些独立的VCSEL激光器组合在一个阵列中时，它会产生一个具有高功率输出的分布式光源以实现较长的距离，但是它的平均功率非常低，具有分布式光源，因此不会损害视网膜。比如，TriLumina开发了一种人眼安全的倒装芯片形式的940纳米波长脉冲VCSEL阵列，具有600瓦峰值光功率，可实现超过250米的范围，它具有较低的占空比，平均光功率仅为半瓦。

广泛部署LiDAR指日可待

虽然今天MEMS和机械形式的LiDAR的挑战确实阻碍了它的更广泛部署，但是这些挑战可以通过新的VCSEL技术克服，进入2019年，它们也正在完成汽车认证。想象一下汽车内外都具有感应能力的自动驾驶汽车，它可以大大降低当今每年37000多名交通事故死亡人数这个数字，并能实现自动驾驶。

这些目标只能通过降低LiDAR系统的成本和尺寸、满足汽车可靠性要求、提升感应距离并确保人眼安全来实现。利用合适的激光技术，LiDAR可以百尺竿头更进一步，实现更广泛的部署。