ZHDA292 August   2026 LMH13000 , LMH32401

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
  5. 2说明
  6. 3发射器
    1. 3.1 光功率与测距距离
    2. 3.2 平方反比定律与距离
    3. 3.3 光功率决定最大测距距离
  7. 4接收器
    1. 4.1 TIA 的稳定性注意事项
    2. 4.2 跨阻放大器选择：LMH32401
  8. 5光学外壳设计
  9. 6测量设置
  10. 7实验室测量
  11. 8总结
  12. 9参考资料

5 光学外壳设计

大多数 LiDAR 系统使用边缘发射或 VSCEL 半导体激光二极管。由于光通过极小输出孔径时会发生衍射的物理特性，光束在离开半导体表面后会快速且不均匀地发散。

在边缘发射激光二极管中，沿激光器 PN 结的两个正交轴存在两种主要光束发散类型：平行和垂直。由于边缘发射激光二极管的几何结构不对称，平行于 PN 结的发射孔径明显宽于沿垂直轴的孔径，导致沿平行轴的初始光束腰斑更宽。因此，根据光学衍射定律，较窄的孔径会引起更大的空间扩散。因此，尽管垂直轴的初始光束腰斑更窄，但其发散角却大得多。由于这种结构不对称性，离开激光二极管的原始光束会迅速变形为细长的椭圆形，而不是对称的圆形轮廓。因此，需要外部准直光学元件将这种强烈发散、扩散的光束转换为良好准直的平行光束。

本设计中用作发射器 (Tx) 光源的激光二极管 TL90AT03，其平行光束发散角为 10°，垂直发散角为 25°。使用焦距 22mm、直径 35mm 的平凸透镜对该激光器的发射光束进行准直。

在光路的接收 (Rx) 侧使用相同的透镜配置，以会聚返回的回波光脉冲并将其聚焦到雪崩光电二极管 (APD) 传感器的有效区域上，如图 5-1 所示。

Tx 和 Rx 的光学透镜设置图 5-1 Tx 和 Rx 的光学透镜设置