로옴(ROHM) 주식회사는 거리 측정, 공간 인식용 LiDAR를 탑재하는 산업기기 분야의 AGV(무인 운반차) 및 서비스 로봇, 민생기기 분야의 로봇 청소기용으로 고출력 반도체 레이저 다이오드(RLD90QZW3)을 개발했다.

「RLD90QZW3」은 3D ToF 시스템을 사용하여 거리 측정 및 공간 인식을 실행하는 LiDAR용으로 개발된, 적외 75W 고출력 레이저 다이오드다. 독자적인 소자 개발 기술을 구사하여, 출력이 동등한 레이저 다이오드로서 업계 최소의 발광폭 225µm를 달성했다. 일반품 290µm에 비해 발광폭을 22% 저감함으로써, 높은 빔 성능을 실현했다.
 
동시에, 발광 강도의 균일화와 레이저 파장의 낮은 온도 의존성을 통해, 안정적으로 높은 성능을 발휘할 수 있어, 다양한 환경에서 LiDAR의 장거리 대응 고정밀도화에 기여한다. 또한, 좁은 발광폭과 트레이드 오프 관계인 전력 광 변환 효율도 일반품과 동등한 효율 21%(순방향 전류 24A, 75W 출력 시)를 실현하여, 소비전력 증가에 대한 우려 없이 채용이 가능하다.

신제품의 평가 및 도입에 필요한 구동 회로의 설계 방법을 기재한 어플리케이션 노트 및 회로 • 광학 시뮬레이션용 모델 등, 풍부한 설계 데이터를 로옴 공식 Web 상에서 제공하여, 신속한 시장 도입을 서포트한다.

2021년 6월부터 샘플(샘플 가격 6,000엔/개, 세금 불포함) 출하를 개시하였으며, 2021년 10월부터 월 20만개의 생산 체제로 양산을 개시할 예정이다. 또한, 온라인 판매도 개시하여, Chip 1 Stop, CoreStaff 등 온라인 부품 유통 사이트에서 구입이 가능하다.

현재 로옴은 레이저 다이오드의 120W 고출력화 및 오토모티브 대응 (AEC-Q102 준거)을 위한 제품 개발을 추진하고 있다. 앞으로도 자동차 분야를 포함하여, 안전하고 편리한 LiDAR 탑재 어플리케이션의 개발에 기여해 나갈 것이다.

어떻게 만들게 됐나

최근 로봇 청소기나 AGV, 자동 운전 차량 등 동작의 자동화를 필요로 하는 폭넓은 어플리케이션에서, 정확하게 거리를 측정하고 공간을 인식할 수 있는 LiDAR의 채용이 추진되고 있다. 그리고, 「더 멀리」까지 「더 정확」하게 「저소비전력」으로 정보를 검출하기 위해, 광원인 레이저 다이오드의 성능 향상이 요구되고 있다.

로옴은 LiDAR의 장거리 대응 및 고정밀도화에 기여할 수 있는, 레이저의 좁은 발광폭을 실현한 독자적인 특허 기술을 확립했다. 2019년부터 25W 고출력 레이저 다이오드 「RLD90QZW5」를 양산하여, 민생기기 분야를 중심으로 채용되고 있다. 그리고, 이번에 시장이 확대되는 산업기기 분야에 대한 전개를 목표로, 75W의 고출력 레이저 다이오드 「RLD90QZW3」을 개발했다.
 
어떤 특징 있나

1. 업계 최소의 좁은 발광폭 225µm를 달성하여, 장거리 대응 및 고정밀도화에 기여

신제품 「RLD90QZW3」은 로옴의 레이저 다이오드 소자 개발에 관한 특허 기술을 구사한 LiDAR용 75W 고출력 레이저 다이오드로서, 업계 최소의 좁은 발광폭 225µm를 달성하여 고밀도 발광을 통해 높은 빔 성능을 실현한다. 또한, 모든 발광폭에서 발광 강도의 균일화에 성공하였으며, 레이저 파장의 온도 의존성도 0.15nm/℃로 낮아 온도 변화로 인한 영향을 잘 받지 않으므로, 안정적으로 성능을 발휘할 수 있다.

이러한 특징을, 출력이 동등한 발광폭 290µm, 온도 의존성 0.25nm/℃인 일반품과 비교할 경우, 22%의 좁은 발광폭을 실현하고 레이저 파장의 온도 의존성은 40% 저감할 수 있으므로 LiDAR의 장거리 대응에 기여하며, 측정 거리가 동등한 경우 LiDAR의 고정밀도화에 기여할 수 있다.
 
2. 충분한 전력 광 변환 효율 (PCE)로, 저소비전력 증가에 대한 우려 없이 채용 가능

특허 기술을 통해, 출력 동등 제품에 있어서 업계 최소 발광폭을 달성함과 동시에, 트레이드 오프 관계인 전력 광 변환 효율에서는 일반품과 동등한 효율 21% (순방향 전류 24A, 75W 출력 시)를 실현했다. 따라서, 소비전력의 증가에 대한 우려 없이 채용이 가능하다.

3. 풍부한 자료 및 설계 데이터 제공으로, 신속한 시장 도입 서포트

평가 및 도입에 필요한 구동 회로의 설계 방법을 기재한 어플리케이션 노트 및 기판 개발용 데이터, 시뮬레이션용 모델 (SPICE 모델, Ray 데이터) 등, 풍부한 설계 데이터를 로옴 공식 Web 상에서 제공하여, 신속한 시장 도입을 서포트한다.
RLD90QZW3 제품 페이지 :
https://www.rohm.co.kr/products/laser-diodes/high-power-lasers/rld90qzw3-product

＜LiDAR용 고출력 레이저 다이오드 라인업＞


로옴의 센서 광원 분야에 대한 활동 전개

로옴은 LED를 비롯하여 Fabry-Perot 타입 레이저 다이오드 및 VCSEL을 개발하여 제공하고 있으며, 최근에는 로봇 청소기 및 감시 카메라용 ToF 센서 광원 등에 채용되고 있다.

동시에 다양한 제품화를 통해 축적해온 옵티컬 디바이스의 개발 노하우를 활용하여, 소자의 성능을 최대화시키고 한층 더 고출력화를 실현하기 위해 연구 개발을 추진해 왔다.

로옴은 소자의 개발이나 모듈에 대한 응용 등을 통해, 특징 있는 센서 광원 제품을 다수 개발하여, 거리 측정 공간 인식 시스템의 고정밀도화에 기여하고 있다.