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ToF LiDAR Detección 3D como un avión

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Fuente de luz IRED, EEL o VCSEL

La propia fuente de luz toma la forma de leds infrarrojos (IRED), láseres emisores de bordes (EEL) o láseres emisores de superficie de cavidad vertical (VCSEL).

Los IRED y los EEL se han consolidado en muchas aplicaciones. Las principales ventajas de los IRED se encuentran en su luz homogénea y alta densidad de potencia. Además, son relativamente económicos y fáciles de empaquetar. Por el otro lado, los EEL aportan mejoras en intensidad luminosa, potencia y eficiencia – lo que se traduce en rangos más largos.

Por su parte, los VCSEL ofrecen una combinación de la facilidad de encapsulado de los IRED y el ancho espectral y la velocidad de los EEL. Actualmente, su densidad de potencia se sitúa entre la de los IRED y los EEL. A pesar de que los VCSEL necesitan un poco más de espacio que los EEL, esto se compensa con sus beneficios para determinadas aplicaciones. Sus características de emisión superan los requisitos de sistemas flash lidar y también tienen una buena estabilidad de longitud de onda con el aumento de temperatura.

El resonador en un VCSEL, donde se genera el haz láser, está realizado con hasta dos espejos de Bragg dispuestos en paralelo al plano de la oblea. Los propios espejos constan de múltiples capas, logrando así una reflexión por encima del 99 por ciento y – en colaboración con la tecnología plana de los espejos – una excelente calidad de haz circular con escasa divergencia y un bajo umbral de corriente. Esto significa que no existe necesidad de ópticas secundarias ni externas, a diferencia de los emisores de borde convencionales. Además, esta construcción hace que los VCSEL sean insensibles a las vibraciones mecánicas. A pesar de ello, poseen una buena capacidad de enfoque y garantizan un acoplamiento de fibra fácil y un consumo de energía bajo.

ToF Lidar Detección 3D como un avión
Comparación de tecnología de chip y encapsulado para LED infrarrojo, VCSEL y láser emisor de bordes (EEL) de alto rendimiento

Para aquellas aplicaciones dToF que requieren una elevada densidad de potencia para medidas de distancia de más de 200 m, los EEL suelen ser los láseres de elección. ams Osram ofrece una amplia variedad de modelos con diferentes encapsulados (TO, plásticos y SMD) y clases de potencia. Estos EEL proporcionan las máximas potencias medias del mercado y se pueden ensamblar en procesos de ensamblaje y soldadura por reflujo (SMT).

Para aplicaciones con sensor 3D que cubra distancias más cortas, ams Osram ha desarrollado los módulos láseres infrarrojos de la serie Bidos, que incluye componentes VCSEL de hasta 100 W y una longitud de onda de 850 o 940 nm.

La matriz VCSEL de 940 nm proporciona una potencia de salida óptica de 3 W con tiempos de subida y caída típicos de 0,5 ns. El fotodiodo de monitor integrado respalda la calibración de la potencia de salida óptica y el control de potencia automático, junto con la detección de los problemas de seguridad, como caída de láser o contacto con la piel, que siempre hay que evitar en las aplicaciones láser.

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