ACHETER capteur lidar
aux différentes applications, à leurs principaux enjeux et aux technologies développées pour les surmonter.
LES CATÉGORIES DE LiDAR ET PRINCIPALES ARCHITECTURES On distingue 3 catégories principales de LiDARs selon l’ usage et la grandeur physique que l’ on souhaite mesurer:
• Les LiDARs à détection direct. Dans cette catégorie, nous allons retrouver les LiDARs pour la mesure temps de vol( Time of Flight, ToF), les LiDARs pour la caractérisation atmosphérique et la mesure de la couverture nuageuse ou de dimensionnement et de concentration des particules atmosphériques.
• Les LiDARs à détection hétérodyne. Dans cette catégorie, nous allons retrouver les LiDARs pour la mesure de vitesse par effet Doppler( LiDARs Doppler) ou des spectres de vibrations( vibromètre laser)
• Les LiDARs à détection indirecte. Dans cette dernière catégorie, les photons sont utilisés pour exciter des molécules et le LiDAR intègre un analyseur de spectre, un monochromateur ou des filtres interférentiels selon le besoin( LiDARs Raman).
Pour chacune de ces catégories, trois architectures optiques peuvent être choisies en fonction des besoins de compacité, de vitesse et de précisions de mesures ainsi que l’ interaction laser-matière que l’ on souhaite mettre en évidence. Ces architectures se distinguent selon la position du canal de détection par rapport au canal d’ émission et par extension de la position de la détection par rapport à l’ émission. On peut donc rencontrer les agencements suivants:
• Les LiDAR monostatiques. Les canaux d’ émission et de réception sont confondus.
• Les LiDARs bistatiques. Les canaux d’ émission et de réception sont séparés, l’ émetteur et le récepteur peuvent être proches ou éloignés selon que l’ on souhaite mesurer la rétrodiffusion directe ou indirecte)
• Les LiDARs MIMO( Multiple Input, Multiple Output). Plusieurs émetteurs et plusieurs récepteurs sont utilisés simultanément afin d’ obtenir une mesure plus résolue, plus rapide ou sur plusieurs angles. Ces LiDARs utilisent un codage ou un positionnement spécifique des émetteurs afin de pouvoir décorréler les différents retours.
Dans le chapitre suivant nous allons passer en revue les différents composants constituant un LiDAR. Ce sont les avancées technologiques de ces briques essentielles qui ont permis l’ adoption rapide des LiDARs dans de nouveaux domaines tels que les véhicules autonomes, la robotique et les études environnementales.
LES PRINCIPAUX COMPOSANTS CONSTITUANT LES LiDARS La source laser. La source laser peut être continue ou impulsionnelle, émettre à une ou plusieurs longueurs d’ ondes, être large bande ou fine spectralement, être « encodée » ou modulé et être constituée d’ un ou plusieurs émetteurs selon la typologie ou l’ architecture du LiDAR. Les lasers les plus couramment utilisés sont:
• Les lasers à base de semi-conducteurs: diodes lasers et VCSEL. Les principaux avantages de cette
Copyright © 2025- Lumibird Range finder SEEK B-N15, Portée 15km technologie sont sa compacité, son coût de fabrication, sa capacité à être produit en grand volume et son efficacité énergétique tandis que ses principaux inconvénients sont une puissance / énergie individuelle limitée et potentiellement sa qualité spatiale pouvant limiter sa portée.
• Les lasers solides: laser à fibre, lasers à cristaux. Les principaux avantages sont la puissance / énergie produite, la gamme de longueur d’ onde et leurs qualités spectrales et spatiales tandis que les principaux inconvénients sont le volume, le coût et une fabrication généralement moins automatisée.
Les longueurs d’ onde les plus couramment utilisées pour les LiDARs sont le 905nm( diode laser), le 1550nm( laser à fibre ou Er: YAG, longueur d’ onde dite Eye-safe), le 1064nm( laser YAG) et ses multiples en fréquence 532 et 355nm.
Les détecteurs. Plusieurs types de détecteurs sont utilisés pour les applications LiDAR suivant la catégorie de LiDAR et la grandeur physique à mesurer.
• Les photodiodes PIN( Positive- Intrinsic-Negative). Composant opto-électronique basique destiné à convertir les photons en courant. Elles ont l’ avantage d’ être simples et économiques mais ne permettent la mesure que de puissance optique élevée et ne sont donc utilisées que pour les LiDAR de type ToF à courte portée. Cependant, en montage balancé et amplifié( Balanced photodiode, 2 photodiodes montées en parallèle dont les signaux sont soustraits), elles sont utilisées pour la détection cohérente( LiDAR Doppler) afin d’ extraire un signal lumineux très faible et de supprimer une partie du bruit.
• Les photodiodes à avalanche( APD) sont une évolution des photodiodes PIN incluant un gain interne grâce à l’ effet avalanche. Ces photodiodes ont une sensibilité beaucoup plus élevée à la lumière et sont donc
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