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激光雷达(风电与车载)

同轴激光雷达收发端的无源光学核心,涵盖环形器、PM 器件与高功率混合器件,应用于相干测风与车载激光雷达。

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挑战

无论是对准风机前方的来流,还是对准前方的路面,激光雷达收发端均从同一孔径发射千瓦级脉冲、接收微瓦级回波;最终可用的信号量完全取决于无源光学性能。

挑战一:单孔径双向收发

同轴单站收发端通过同一片透镜收发。隔离度与回损完全由无源链路决定:环形器每泄漏 1 dB 都叠加至接收机噪声底,任何界面的回反都可能导致窄线宽种子源失稳。

挑战二:千瓦级脉冲与纳秒级边沿

人眼安全的 1550 nm 发射功率远高于 905 nm。脉冲 ToF 与放大相干系统产生纳秒级、多千瓦峰值脉冲,平均功率指标不具备代表性。光纤、熔点与器件须承受峰值功率而不损伤、不产生非线性畸变。

挑战三:车载环境与量产要求

激光雷达收发端安装于屋顶、机舱与保险杠,需承受大温差、振动与多年户外暴晒。项目须由原型小批量扩展至大规模量产,每台均须与金样一致。

我们的方案

三石园提供光纤激光光源与扫描头之间的无源光学核心:使同一孔径实现收发共用的环形器、使一束激光轮询多路波束的光开关,以及使激光引擎本身小型化的混合器件。

环形器:一个孔径,双向通行。同轴收发端里,环形器将出射脉冲送往扫描器、将返回回波交给接收机;脉冲 ToF 与 FMCW 架构均采用同一路由。PM 环形器保持 ≥ 22 dB 消光比,相干探测所依赖的偏振态在往返过程中保持稳定;我们的 1550 nm PM 25/300 大模场环形器可承受 10 kW 峰值的纳秒脉冲,与已发表的全光纤相干多普勒测风激光雷达的 MOPA+LMA 输出架构相匹配。25/300 级的光纤处理能力是此类器件稀缺的原因,而公司具备该等级器件的量产能力。

抽头监测闭环。链路上的 PM 抽头耦合器采出百分之几的在线功率,泵浦电流即可随温度与老化进行伺服调节,而非盲目漂移。ITPD 与 TAPD 混合器件将抽头与光电二极管集成于同一只气密封装,抽头比 1–10%,为空间极为紧凑的收发端板减少大量熔接点。

一束激光,多路波束。多波束扫描无需为每个通道分别配置一套收发端。1×N PM MEMS 光开关(4/8/16 通道、10⁹ 次切换寿命、±0.05 dB 重复性)使单套光源与接收机分时轮询多条扫描线;测风激光雷达通常在固定锥角上探测 2–8 条视线。其难点在于 MEMS 镜片每次驱动都需回到同一对准位置,误差控制在 0.05 dB 以内并长期保持;并行通道阵列则采用 8-in-1 阵列环形器,八只独立收发路由器集成于 82 × 45 × 11.5 mm 的封装。

混合集成,把激光引擎做小。我们的 IWDM 把隔离器与 940/1550 nm 泵浦信号 WDM 折进一个封装;WITP 更进一步——WDM、隔离器、抽头或带通滤波器装进同一 mini 壳体,PM 与非 PM 皆有,耐 5 kW 纳秒脉冲。在一只 mini 壳体里把 ≤ 0.5 dB 的泵浦通路和 30 dB 级信号隔离器共封装,对准是最大的挑战——而解决它的,正是做分立混合器件的那同一张工作台。光源保护、泵浦合束与信号监测收拢成一颗器件:熔点更少,收发模块更小。

为户外工况批量验证。器件按 Telcordia GR-1221 / GR-1073 体系认证,宽温设计、批次间一致性严控——因为一套要量产多年的风电或车载平台,需要每一台出货都表现如一。

典型激光雷达光纤激光收发链路:种子源、PM 隔离器、抽头耦合器、带泵浦 WDM 与合束器的 EDF/EYDF 放大、带通滤波器、接输出透镜阵列的 PM 环形器、MEMS 开关、参考路径与接收机——三石园无源器件

典型的激光雷达光纤激光收发链路——种子源、PM 放大与同轴收发路由;链路上的无源器件由三石园供货。

读图:脉冲种子源进入 PBS,PM WDM 把 980 nm 泵浦注入 EDF;法拉第反射镜把增益光纤折返,脉冲双程放大后带着稳定的偏振离开。种子在 PM 合束器中遇上 940 nm 多模泵浦光,经 EYDF 进一步放大。PM 抽头隔离级采样功率、挡住回反,随后 PM 环形器把脉冲送出输出透镜阵列——并把返回的回波交给接收机,MEMS 开关在扫描路径与参考路径之间切换。

本应用的产品

PM 与高功率环形器

1550 nm PM 25/300 大模场环形器用于 10 kW 纳秒脉冲收发端,标准 PM 环形器隔离度 ≥ 40 dB——同轴脉冲与相干激光雷达的单孔径路由器。

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多通道路由

8-in-1 阵列环形器——八只独立收发路由器装进 82 × 45 × 11.5 mm——以及让一套收发端轮询多条扫描波束的 1×N PM MEMS 光开关(4/8/16 通道)。

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IWDM 与 WITP 高功率混合器件

隔离器 + 940/1550 nm WDM,或 WDM + 隔离器 + 抽头/带通滤波器装进一只 mini 封装——PM 与非 PM 皆有,耐 5 kW 纳秒脉冲,用于紧凑的光纤激光雷达引擎。

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1,500+员工
61,000㎡厂房面积
4制造基地
500+客户
3研发中心
62专利

所有产品均符合 Telcordia GR-1221 / GR-1073 可靠性体系。

正在构建激光雷达收发端?告诉我们波长、峰值功率和通道数。

同轴还是多波束、脉冲还是 FMCW——风电与车载项目可定制波长、功率承受、通道数与封装。样片全球发货。

sales@triple-stone.com
+86 137 0968 6019

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