车载光学激光雷达的波长演进,本质上是一条从“产业基础优先”到“测距逻辑驱动”的路径:早期 ToF(飞行时间)方案下,905nm 凭借消费电子产业链的成熟基础成为绝对主流;而下一代 FMCW(调频连续波)技术,则因光通信领域对 1550nm 光源的长期积累,为这一波长路线打开了新的机会窗口。两大波长的切换拐点,正是由成本、性能与产业链成熟度共同推动的。
905nm 何以成为主流:成本与产业基础的胜利
激光雷达的核心测距原理目前以 ToF 为主,即通过计算激光脉冲发射到目标并反射回来的时间差来测距。在这一框架下,905nm 与 1550nm 是产业筛选出的两大主力波长——两者都不易被大气吸收、且不会与可见光混淆。但 905nm 的胜出关键在于“性价比”:它对应着成熟的消费电子产业链,激光器材料以砷化镓(GaAs)为主,成本优势显著。相比之下,1550nm 虽然在探测距离和人眼安全方面更有优势,但其激光器需使用磷化铟(InP)材料,成本明显更高。在制造业“成本与效益结合”的第一原则下,905nm 在相当长时期内都将是主流选择。
FMCW 带来的拐点:1550nm 的产业链机会
技术路线的下一个关键拐点,是测距逻辑从 ToF 向 FMCW 的迁移。与 ToF 依靠时间差测距不同,FMCW 通过回波的频率差计算距离,因此不易受极端天气等外界环境干扰。这一变化对波长选择产生了深远影响:FMCW 技术目前被广泛运用于光通信领域,而该领域恰恰长期以 1550nm 为光源,具备完整的产业链基础。这意味着,一旦 FMCW 成为主流,1550nm 将从“成本劣势”转变为“产业顺势”,其机会窗口也随之打开。
探测器配套:波长路线的联动约束
波长选择还牵动着探测器方案的匹配。由于硅材料的限制,SiPM(硅光电倍增管)只能探测 1100nm 以下的光子,因此在 1550nm 波段只能采用 APD(雪崩光二极管);而在 905nm 波段,更敏感的 SPAD(单光子雪崩光二极管)与 SiPM 则更具优势,不过它们也容易受到强光干扰。这一联动关系,使得波长路线的选择不仅是激光器的事,更是一套收发系统的整体匹配。
常见问题
905nm 和 1550nm 的核心差异是什么?
简单来说,1550nm 在探测距离和人眼安全上更有优势,但成本更高;905nm 则凭借产业链成熟和成本优势成为当前主流。两者的选择本质上是性能与成本的权衡。
FMCW 为什么可能改变波长格局?
因为 FMCW 技术源自光通信领域,而该领域恰恰以 1550nm 为主要光源。当测距逻辑从 ToF 转向 FMCW 时,1550nm 的产业链基础就从“短板”变成了“长板”。
未来激光雷达的激光器结构趋势如何?
从结构上看,VCSEL(垂直腔面发射激光器)更有可能主导未来产业链,其制作工艺与主流半导体产业更为相近,且可通过堆叠激光器弥补功率较低的短板。