激光器以及包括该激光器的激光雷达制造技术

本发明专利技术提供一种用于激光雷达的激光器，包括：多个发光单元，每个发光单元包括多个发光点，其中所述多个发光单元的各个阴极或者阳极共用，每个发光单元上分别具有接线单元，所述接线单元分别电连接到相对应的每个发光单元的未共用的阳极或者阴极。具有多个发光单元的激光器的面积未增大，并且多个发光单元发射的探测光束产生的回波光束由同一探测器接收，能够提高激光雷达的垂直角度分辨率和点云密度。够提高激光雷达的垂直角度分辨率和点云密度。够提高激光雷达的垂直角度分辨率和点云密度。

【技术实现步骤摘要】
激光器以及包括该激光器的激光雷达


[0001]本专利技术涉及激光探测领域，尤其涉及可用于激光雷达的激光器以及包括该激光器的激光雷达。

技术介绍

[0002]现有激光雷达的发光单元和探测器的比例为1：1，各个发光单元和探测器一一对应设置。由于目前对激光雷达的垂直角度分辨率越来越高，需要提高发光单元密度，由于发射端的印刷电路板面积有限，而电容、开关等器件的面积是一定的，因此上述方案受到器件面积的限制，难以实现在有限的印刷电路板的面积内提高发光单元的密度，从而难以提高激光雷达的垂直角度分辨率。
[0003]垂直腔面发射激光器VCSEL包括多个腔，每个腔构成一个发光点，多个发光点构成一个面阵，因为VCSEL的效率更高，带宽更窄，温漂更小，可以发射更小的功率来达到同样的测距能力，并且这对于人眼安全也是非常有利。
[0004]典型的VCSEL设计如图1所示，面积为L*L，包括发光区域(图中实心圆点覆盖区域)与打线区域(图中斜线区域)，其中每个实心圆点对应于一个发光点，打线区域用于电连接到驱动电压。
[0005]VCSEL的衬底是GaAs，常规的做法是底部N极(阴极)，顶部P极(阳极)通过互连金属层打线连接到电路板。同一片晶粒(DIE)上多个VCSEL是共N极的。激光雷达需要每个发光单元都是可寻址的，从而可以实现轮巡发光，即使需要同时发光，也应该尽量保持较大的角度差，这样可以最大程度避免光串扰。典型的激光器驱动电路如图2所示，其中采用共阳极的方式驱动激光器LASER1、LASER2、
…
、LASERn，所有的激光器的阳极共用VLASER电源。每个激光器(LASER1
‑
LASERn)的阴极各自连接一个开关器件(Q1
‑
Qn)和开关驱动(DRV1
‑
DRVn)，开关器件可以为GaN，DRV1
‑
DRVn为GaN驱动，由开关器件的选通来控制激光器的发光。每个激光器配备一个放电电容(如2图中所示的C1
…
Cn)，并且对于每个激光器和对应的放电电容，均设置一个供电开关(未示出)，用于对放电电容进行充电。当供电开关导通时，供电电源VLASER向电容C充电，经过一段时间后，供电开关断开(无法通电，电容C的充电回路断开)，GaN开关的驱动信号足以打开GaN开关之后，电容C与激光器LASER1、GaN开关及地之间形成放电回路，使激光器LASER1发光。对于这种结构的驱动电路，需要为每个激光器配备一个单独的GaN开关，电路结构复杂，成本较高。
[0006]
技术介绍
部分的内容仅仅是公开人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

技术实现思路

[0007]有鉴于现有技术的至少一个缺陷，本专利技术提供一种用于激光雷达的激光器，包括：多个发光单元，每个发光单元包括多个发光点，其中所述多个发光单元的各个阴极或者阳极共用，每个发光单元上分别具有接线单元，所述接线单元分别电连接到相对应的每个发
光单元的未共用的阳极或者阴极。通过本专利技术的实施例，激光器具有多个发光单元，但激光器的面积未增大，当用于激光雷达时，多个发光单元发射的探测光束产生的回波光束由同一探测器接收，因此能够提高激光雷达的垂直角度分辨率和点云密度。
[0008]根据本专利技术的一个方面，所述多个发光单元的未共用的阳极或者阴极通过绝缘层隔开，共用的阴极或阳极通过第一金属层连接。
[0009]根据本专利技术的一个方面，所述多个发光单元配置成可被同时驱动发光或相继被驱动发光。
[0010]根据本专利技术的一个方面，当所述多个发光单元相继被驱动发光时，所述多个发光单元的接线单元连接到不同的电压源。
[0011]根据本专利技术的一个方面，当所述多个发光单元被同时驱动发光时，所述多个发光单元的接线单元连接到相同的电压源或不同的电压源。
[0012]根据本专利技术的一个方面，所述激光器包括两个所述发光单元，所述两个发光单元的阴极共用，每个发光单元包括一个接线单元。
[0013]根据本专利技术的一个方面，每个发光单元还包括第二金属层，所述第二金属层覆盖所述发光单元的未共用的阳极或者阴极，并且具有用于每个发光点发光的开口。
[0014]根据本专利技术的一个方面，所述接线单元为所述第二金属层的一部分或者设置在所述第二金属层上的接线焊盘。
[0015]本专利技术还提供一种激光雷达，包括：
[0016]发射单元，包括多个如上所述的激光器，其中每个激光器包括多个发光单元，配置成发射探测光束，每个发光单元包括多个发光点，其中所述多个发光单元的各个阴极或者阳极共用，每个发光单元上分别具有接线单元，所述接线单元分别电连接到相对应的每个发光单元的未共用的阳极或者阴极；
[0017]接收单元，包括多个探测器，配置为接收所述探测光束在目标物上反射后的回波光束，并将所述回波光束转换为电信号。
[0018]根据本专利技术的一个方面，所述激光雷达的发射单元与接收单元构成多个探测通道，每个探测通道包括相对应的一个发光单元和一个探测器。
[0019]根据本专利技术的一个方面，所述同一激光器的多个发光单元发射的探测光束产生的回波光束由同一探测器接收。
[0020]根据本专利技术的一个方面，所述多个激光器沿着竖直方向呈多列分布，多列激光器相互交错，使得多个激光器中每个发光单元发出的探测光束的主光线方向相互错开。
[0021]根据本专利技术的一个方面，所述多列激光器在竖直方向上整体相互交错，或者仅在每列激光器的中间部分相互交错。
[0022]根据本专利技术的一个方面，所述激光雷达的垂直角分辨率小于0.4
°
。
[0023]根据本专利技术的一个方面，所述发射单元还包括驱动电路，配置成为所述激光器的多个发光单元提供不同的驱动电压。
[0024]根据本专利技术的一个方面，所述发射单元还包括开关器件，所述开关器件包括第一端、第二端和控制端，所述控制端可根据驱动信号控制所述开光器件的导通和断开，所述第一端电连接到所述发光单元的共用的阴极或阳极，第二端接地。
[0025]根据本专利技术的一个方面，所述发射单元配置成依次驱动每个发光单元发射探测光
束。
[0026]根据本专利技术实施例的激光雷达包括具有多个发光单元的激光器，具有多个发光单元的激光器的面积未增大，并且多个发光单元发射的探测光束产生的回波光束由同一探测器接收，能够提高激光雷达的垂直角度分辨率和点云密度。同时，在相同面积下发光单元数量翻倍，由此驱动电路中不同驱动电压驱动的多个发光单元共用开关器件，从而节省开关器件及其驱动，降低成本，实现驱动高密度发光单元的发射电路。另外，根据本专利技术实施例的激光器，各个发光单元具有一个接线单元，使得发光单元可以布置更多发光点，并且减少接线单元，使连接线更少，不易遮挡发光单元发光，提高发光单元的发光效率。
附图说明
[0027]构成本公开的一部分的附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于激光雷达的激光器，包括：多个发光单元，每个发光单元包括多个发光点，其中所述多个发光单元的各个阴极或者阳极共用，每个发光单元上分别具有接线单元，所述接线单元分别电连接到相对应的每个发光单元的未共用的阳极或者阴极。2.如权利要求1所述的激光器，其中所述多个发光单元的未共用的阳极或者阴极通过绝缘层隔开，共用的阴极或阳极通过第一金属层连接。3.如权利要求1所述的激光器，其中所述多个发光单元配置成可被同时驱动发光或相继被驱动发光。4.如权利要求3所述的激光器，其中当所述多个发光单元相继被驱动发光时，所述多个发光单元的接线单元连接到不同的电压源。5.如权利要求3所述的激光器，其中当所述多个发光单元被同时驱动发光时，所述多个发光单元的接线单元连接到相同的电压源或不同的电压源。6.如权利要求1所述的激光器，其中所述激光器包括两个所述发光单元，所述两个发光单元的阴极共用，每个发光单元包括一个接线单元。7.如权利要求1所述的激光器，其中每个发光单元还包括第二金属层，所述第二金属层覆盖所述发光单元的未共用的阳极或者阴极，并且具有用于每个发光点发光的开口。8.如权利要求7所述的激光器，其中所述接线单元为所述第二金属层的一部分或者设置在所述第二金属层上的接线焊盘。9.一种激光雷达，包括：发射单元，包括多个如权利要求1
‑
8中任一项所述的激光器，其中每个激光器包括多个发光单元，配置成发射探测光束，每个发光单元包括多个发光点，其中所述多个发光单元的各个阴极或者阳极共用，每个发光单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：李维，陈杰，肖勇，向少卿，
申请(专利权)人：上海禾赛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：