车载光学激光雷达的波长选择,核心是在905nm与1550nm之间权衡:两者都满足大气吸收率低且不与可见光混淆的条件,是大气吸收光谱中仅有的四条可用波长红线中具备产业基础的两条。905nm的核心壁垒在于人眼安全限制下的功率天花板与高灵敏度探测器工艺,而1550nm的壁垒则集中在昂贵的光源与探测器材料成本上。

905nm:成熟产业链下的工程化挑战

905nm波长对应消费电子产业基础,是当前车载光学激光雷达的主流选择,其性价比优势明显。但它的技术壁垒同样清晰:

  • 人眼安全限制:905nm波长靠近可见光波段,人眼安全阈值较低,这直接限制了激光发射功率的上限,进而约束了探测距离的进一步提升空间。
  • 光源与驱动:主流方案采用EEL(边发射激光器),需要高功率芯片与窄脉冲驱动技术来补偿功率限制。EEL的后道工艺复杂,需在晶圆形成后切割、处理侧面并镀膜,后道工序成本显著高于VCSEL。
  • 接收端灵敏度:905nm可匹配SiPM(硅光电倍增管)与SPAD(单光子雪崩光二极管),灵敏度高,但容易受强光干扰,对接收端的抗干扰设计提出要求。

值得注意的是,905nm路线正经历结构升级:VCSEL(垂直腔面发射器)因工艺与主流半导体更兼容、且可通过堆叠激光器弥补功率短板,被多家头部厂商作为主要技术方向。

1550nm:性能优势与成本壁垒的博弈

1550nm波长源自光通信产业,在探测距离与人眼安全方面具备明显优势——人眼安全阈值更高,允许使用更大功率的激光,从而获得更远的探测能力。但这一路线的壁垒同样突出:

  • 光源成本高:1550nm激光器材料使用磷化铟(InP),相比905nm常用的砷化镓(GaAs)成本高出许多。即便考虑晶圆尺寸差异,相同尺寸下的成本差距仍会进一步拉大。
  • 探测器受限:因硅材料限制,SiPM只能探测1100nm以下波长的光子,对1550nm无能为力,只能改用APD(雪崩光二极管),而InGaAs材质的APD探测器成本同样高昂。

1550nm的产业机会被认为与测距逻辑的演进相关:当技术从TOF(飞行时间法)转向FMCW(调频连续波)时,FMCW在光通信领域应用广泛,而该领域光源恰恰以1550nm为主,具备产业链基础。

常见问题

为什么激光雷达不选用其他波长?

大气吸收光谱数据显示,既要不易被大气吸收、又不能与可见光混淆的波长只有四条。其中905nm和1550nm因分别对应消费电子与光通信的既有产业基础,被产业自然筛选出来,成为车载光学的主流选择。

905nm和1550nm谁更可能成为未来主流?

两种波长短期将并行发展。905nm凭借性价比优势在可预见的未来仍将保持主流地位,并向VCSEL+SPAD阵列方向演进;1550nm则因成本较高,其机会更多取决于FMCW相干探测技术的产业化节奏,届时可借助光通信领域的产业链基础降低成本。

探测器的选择与波长有什么关系?

探测器必须与光源波长匹配。905nm波长下可使用更灵敏的SiPM或SPAD探测器;而1550nm因超出硅材料探测极限,只能选用APD探测器,这也是1550nm方案成本居高不下的原因之一。