北京永阳微波商城■SiPM技术的激光雷达解析，于SPAD 什么是激光雷达

什么是激光雷达，它的作用是什么?激光雷达(LiDAR)是一种测距技术，近年来越来越多地用于汽车先进驾驶辅助系统(ADAS)、手势识别和3D映射等应用。尤其在汽车领域，随着传感器融合的趋势， LiDAR结合成像、超声波、毫米波雷达，互为补足，为汽车提供全方位感知，为迈向更安全的自动驾驶铺平道路。安森美半导体提供这全系列传感器方案且技术遥遥领先，在单光子雪崩二极管(SPAD)和硅光电倍增管(SiPM)传感器技术是市场领袖之一，提供完整的LiDAR方案，包括系统、传感器、输出和激光驱动器方案。
安森美半导体完整的LiDAR方案
1个LiDAR系统有6个主要的硬件功能块：传输、接收、光束转向、光学器件、输出和电源管理。典型的LiDAR系统框图如图1所示。其中，安森美半导体可提供SiPM/SPAD、激光驱动器参考设计、电源管理、放大与处理以及时序、直方图、点云生成乃至系统等。成熟的模拟SiPM产品有C系列、J系列、R系列。系统有SiPM阵列扫描LiDAR演示仪(超过100m扫描距离)、把SiPM与图像传感器融合的FUSEONE、最新的400x100SPAD阵列Pandion 。

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什么是SPAD、SiPM和ToF
SPAD是一种工作在盖革模式(GeigerMode)的光电二极管，就像光子触发开关一样，处于“开”或“关”状态。 SiPM是由多个独立的SPAD传感器组成，每个传感器都有自己的淬灭电阻，从而克服单个SPAD不能同时测量多个光子的不足。飞行时间(ToF)指给目标发送光脉冲然后传感器接收从目标返回的光所需的时间。通过光速和ToF ，可计算出目标距离，概念很简单，但却受到现实世界诸多挑战，包括苛刻的环境如光照条件、低反射率目标及长距等。目前共有两种ToF测量技术：单激光脉冲法和多激光脉冲法。单激光脉冲法指每次测量单个脉冲返回的时间，要求高的信噪比(SNR) 。多激光脉冲法指每次测量多个脉冲返回的时间，通过直方图数据来获得距离，若提高SNR可实现更远距离的探测。 ToFLiDAR可用于许多应用，如机器人、无人机、工业、移动、汽车ADAS和自动驾驶及增强实境(AR)/虚拟实境(VR)等。
SiPM和SPAD正成为新兴的LiDAR探测器
SiPM和SPAD可探测距离超过200m、5%的低反射率目标，在明亮的阳光下也能工作，分辨率极佳，且尽可能小的光圈和固态设计实现紧凑的系统集成到汽车中，并极具成本优势，正成为新兴的LiDAR探测器。
汽车LiDAR传感器要求
1.严格的一致性、由于SiPM/SPAD工作在盖革模式下，所以很难控制产品的一致性。安森美半导体是目前全球真正有能力大批量量产SiPM产品的供应商，其提供的数百万传感器的电压和增益非常一致，易于系统校准和降低制造成本。
2.符合车规(IATF16949、AECQ102、-40至1050C工作温度、符合PPAP)、安森美半导体在汽车生产方面积累了多年的专业经验，有非常完善的车规产品的质量监督和控制体系，从一开始设计就考虑了汽车认证去设计传感器和封装。
3.在905nm处高的光子探测率(PDE)、安森美半导体的SiPM如今具有同类最佳的PDE ，超过12% ， 2020年将达30% 。
4.高增益、SiPM的增益是雪崩光电二极管(APD)的1万倍，是PIN二极管的100万倍，串扰<20 ，提供出色的SNR 。
SiPM阵列扫描LiDAR系统
该SiPM阵列扫描LiDAR含16个905nm激光二极管、1个用于光束转向的机电旋转镜、安森美半导体的单片1x16SiPM阵列和处理电子器件，视场角(AoV)80°x5.53° ，脉宽1ns ，系统峰值功率400W ，系统尺寸22cmx18cmx13cm 。这系统采用1D阵列同时采样多个垂直点，并结合水平单轴扫描，可获得视场的完整图像，实现长距低反射率目标的实时成像。
FUSEONE系统：融合图像和LiDAR