漫谈自动驾驶激光雷达和新型探测技术

能会比相机更优。

相机、雷达和激光雷达的比较

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激光雷达和一个了不起的新伙伴

针对单线和多线激光雷达，高速、高增益且在近红外波段高灵敏度的单点探测器APD（雪崩二极管）是目前探测端的首选。该器件的探测带宽普遍在百MHz左右，且在高压工作时有几十倍的增益，能够大幅增强光电信号。然而，在百米量级的探测中，APD所能达到的增益效果仍然不能满足需求。

于是，自动驾驶激光雷达急需一个全新小伙伴的出现。这个小伙伴需要拥有更大的增益，且工作在近红外光范围。

Wanted！！！（图）

不过，随着MPPC的诞生，自动驾驶激光雷达也看到了新的曙光。

MPPC是一种俗称硅光电倍增管（Silicon Photomultiplier，SiPM）的新型光半导体器件，根据其原理可称多像素光子计数器（Multi-Pixel Photon Counter，MPPC）。其由多个工作在盖革模式的APD阵列组成，具有高增益、高探测效率、快速响应、优良时间分辨率和宽光谱响应范围等特点。

当MPPC中的一个像素接收到一个入射光子时，就会输出一个幅度一定的脉冲，如图显示，多个像素如都接收到入射光子，则每个像素都会输出一个脉冲，这几个脉冲最终会叠加在一起，由一个公共输出端输出，以此达到更大的增益。

相比APD，MPPC的增益可达到105-106，这样在理论上，可以在更短的时间内得到更长的距离信息，探测带宽也与APD不相上下。另外，拥有小有效面积、更多像素结构的MPPC不仅具备较快的时间特性（上升时间仅1ns左右），还可利用它独特的光子分辨能力，将不同表面反射率的物体识别出来，从而达到测距同时分辨物体表面特性的目的。从这些性能上来看，MPPC非常适合脉冲测距法的应用，是自动驾驶上一维激光雷达的理想小伙伴。

MPPC、APD和PIN光电二极管的比较

除了高性能以外，想真正成为激光雷达的伙伴，应用的MPPC器件还必须工作在近红外光范围内，然而这并不是一件容易的事。

一方面，MPPC一般都是P-on-N的半导体结构，而近红外需要N-on-P的半导体结构；另外更重要的一点，就是硅基材料要做到近红外波段是非常困难的，再加上各方面的工艺问题，如今研制成功且实现可量产的案例少之又少。

然而，随着2017年初美国西部光电展（Photonics West）的开幕，一则关于近红外MPPC的好消息传来了！

滨松公司发布了最新的近红外MPPC研制成果，推出了红外增强型MPPC S13720-1325系列。其在905nm处具有较高的探测效率，响应速度快，工作温度范围宽，适合各种场合下的激光雷达应用，尤其是使用TOF测距法的长距离测量。现在，也已正式向全球市场开放供应。

滨松近红外MPPC S13720-1325系列

自动驾驶如今是一个炙手可热的话题，但是，真正将热点变为大众日常生活的一部分，行业中的创造者们可能还有一段曲折的路要走。其中，激光雷达作为自动驾驶核心技术之一，也是他们必经的挑战。

而滨松对近红外MPPC技术的攻克，意味着的不仅只是一次半导体技术的突破，还是一次自动驾驶激光雷达技术大步跨跃的可能。让我们寄期待于这位新伙伴，为自动驾驶带来更好的未来吧！