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EO LIGHTING - MARZO 2022 XX Lighting d’onda, è importante sottolineare che tutti i tipi di fotori- levatori possono essere realizzati in silicio (per la rileva- zione nello spettro NIR) o con semiconduttori dei gruppi III/V (per il rilevamento nello spettro SWIR). D’altro canto, producibilità e costo sono due elementi chiave per deter- minare la sostenibilità di una tecnologia, e le fonderie di silicio che utilizzano processi CMOS sono in grado di pro- durre questi sensori in alti volumi e a basso costo. Questa è la ragione principale alla base della sempre più massiccia adozione dei SiPM per i sistemi LiDAR, senza dimenticare lemigliori prestazioni che sono in grado di assicurare. An- che se sono disponibili diodi APD e SPAD per applicazioni nello spettro SWIR, la loro integrazione con la logica di ac- quisizione risulta difficile in quanto i processi con cui sono realizzati non sono basati sul silicio. Non bisogna inoltre tralasciare il fatto che fotomoltiplicatori e array SPAD ba- sati sui semiconduttori III/V (in modo analogo ai fotomol- tiplicatori SiPM) per applicazioni SWIR non sono ancora stati commercializzati, per cui i dispositivi che sfruttano le lunghezze d’onda dello spettro NIR possono sfruttare i vantaggi legati alla presenza di un ecosistema. I laser La generazione di fotoni implica un processo completa- mente diverso. Per realizzare un laser è possibile utiliz- zare una giunzione P-N a semiconduttore come mezzo attivo: il processo prevede il pompaggio di una corrente attraverso la giunzione che provoca l’emissione risonante di fotoni poiché gli atomi occupano bande di energia infe- riori, dando vita a un fascio laser coerente. I laser a semi- conduttore sono basati su materiali a banda proibita di- Fig. 5 – I due differenti tipi di laser utilizzati nei sistemi LiDAR retta (direct bandgap) come GaAs e InP, che sono efficienti nella generazione di fotoni quando gli atomi vanno nella banda a bassa energia, a differenza dei materiali con ban- da proibita indiretta come il silicio. Negli odierni LiDAR si utilizzano due tipi di laser: laser EEL (Edge Emitting Laser, ovvero laser a emissione laterale) e laser VCSEL (laser a cavità verticale a emissione superfi- ciale), le cui caratteristiche sono riassunte nella figura 5. I laser del primo tipo sono molto più diffusi grazie al costo inferiore e all’efficienza in uscita più elevata rispetto ai secondi. Il packaging e l’integrazione in un array risultano più complessi per i Laser EEL. Un altro svantaggio è costi- tuito dallo spostamento della lunghezza d’onda al variare della temperatura che costringe i rilevatori a esaminare una banda più ampia di lunghezze d’onda dei fotoni, pro- vocando in tal modo il rilevamento di un maggior numero di fotoni ambientali e quindi di rumore. Nonostante i co- sti più elevati e la minor efficienza di conversione (power efficiency), il packaging di laser VCSEL delle più recenti generazioni è più semplice e rapido, in quanto il fascio è generato dalla parte superiore. Grazie alla costante (e si- gnificativa) diminuzione dei prezzi e al miglioramento dell’efficienza, i laser VCSEL sono adottati in misura sem- pre maggiore dal mercato. Anche se sono disponibili laser EEL e VCSEL per la generazione di lunghezze d’onda ne- gli spettri NIR e SWIR, va sottolineata una fondamentale differenza: le lunghezze d’onda dello spettro NIR posso- no essere create utilizzando il GaAs, mentre le lunghezze d’onda dello spettro SWIR richiedono l’utilizzo di InGaA- sP. Nel caso di laser basati su GaAs è possibile ricorrere a fonderie che utilizzano wafer di maggior dimensioni, con