3DフラッシュLiDAR向け600W短パルスハイブリッド集積DBR

August, 4, 2020, Hannover--高ピークパワーとピコパルス幅､ナノ秒範囲を生成するダイオードレーザは､コンパクトなLiDARシステムにとって重要である｡
　これらは､局所環境スキャン､対象物の距離､例えばToF法計測に使われる｡フラッシュLiDARシステム(マルチビームLiDARs)は､スキャニングミラーなしで実行される｡一般に､広角光源､ディテクタアレイ､広角オプティクスで構成され､一つの露光エリアからの反射光の全てをディテクタに集中させる｡

自動車LiDARで利用するには､数100Wのピーク光パワー､低温度依存波長シフト､優れたビーム品質の光パルスが必要とされている｡短光パルス(100 ps – 10 ns) により､高空間分解能とアイセイフティの両方が可能になる｡900 nm程度の発光波長は､実際の大気条件で水蒸気吸収を著しく低下させる｡

自動車3DフラッシュLiDAR向けにFBH(Ferdinand-Braun-Institut)は､1チップに48シングルエミッタを集積した(filling factor ¼)分布ブラッグリフレクタ(DBR)ボードエリアレーザバーを開発した｡エピタキシャル層構造の特徴は､InGaAsシングル量子井戸､これはAlGaAsベース非対称導波路とクラッドに埋め込まれている｡特殊要件は､波長選択素子､例えば､コスト効果の優れたシングルステップエピタキシャル成長プロセスで､ブラッググレーティングをレーザに集積することで満たされている｡7次DBRグレーティングは､層構造表面に実装されている｡レーザバーは4㎜長､これには1㎜長DBRグレーティングが含まれる｡レーザバーは､CuWサブマウントにp-サイドダウンでマウントされ､内製電子ドライバとマウントの間にサンドイッチされ､インダクタンス最小化する｡こうして長方形BPP別の全48エミッタは､同時駆動される｡電子ドライバの特徴は､最終段のGaNベーストランジスタ､これは高速高電流スイッチングに優位性がある｡4個の最終ドライバステージを使い､電子ドライバは､2 – 10 ns長､ほぼ矩形の電流パルス､ピーク電流は1000A｡

パルス幅は8 ns､繰り返しレート10 kHz､温度25℃､85℃｡最大ピーク光パワーは約640 W､400 W以上は､それぞれ25℃で900A､85℃で860A付近で達成される｡両方の光スペクトルの特徴は､ピーク波長900 nm付近､約0.6 nmのスペクトル幅(95%電力成分)｡温度依存波長シフト60 pm/K (Dl = 3.8 nm for T = 25°C to 85°C)が測定されている｡

このハイブリッド集積レーザモジュールは､100 mの距離で､水平ビーム径はわずか17㎝である｡

(詳細は､https://www.fbh-berlin.de)