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激光雷达

雷达技术作为人类感知世界的“眼睛”，具备对于人类视觉范围以外、中远距离的环境感知的能力，在现代***和民用领域都扮演着重要的角色。众所周知的毫米波雷达、微波雷达、超声波雷达等传统技术发展历程较长，技术相对成熟，激光雷达（LiDAR）相比传统雷达的工作频段，光频段的波长较短，因而可以极大提高雷达的距离分辨力、角分辨力、速度分辨力，并且得益于激光的高方向性和高相干性，可以实现远距离抗干扰探测与测距。激光雷达测距和测速具有不同的工作方式，测距一般可以通过飞行时间法和三角法实现，调频连续波的探测方法则可以实现速度、距离的同时测量。通过高灵敏的探测手段，可以获得目标的距离、速度等信息，在制导、测绘、无人驾驶等领域发挥重要的作用。

Flash激光雷达

Flash激光雷达的距离分辨力和角度分辨力直接受限于探测器性能，为了实现远距离探测，焦平面阵列探测器需要价格昂贵的雪崩光电探测器（APD），更大面积、更的探测器很难获得。为了解决Flash激光雷达分辨力受限的问题，韩国KAIST有研究小组提出采用偏振调制普克尔盒（polarizationmodulating Pockels cell，PMPC）和面阵微偏振电荷耦合器件（micro-polarizer charge-coupled device，MCCD）的方案，由于激光偏振态随着距离产生变化，MCCD可以探测回波的偏振态，计算得到距离，1024×1024个阵元数的MCCD可以弥补大面积的APD阵列的不足，获得较高的角分辨力。实验得到了0.12mrad的角分辨率和16m范围内5.2mm的距离分辨率。

机械式激光雷达

机械式激光雷达存在精密装配困难、系统庞大等缺点，目前价格仍然居高不下。为了突破这一缺陷，研究者们提出了诸多的解决方案。20世纪90年始出现Flash 3D成像激光雷达，也出现了通过液晶实现的光学相控阵结构，21世纪初出现了MEMS类型的激光雷达组件，迄今各种方案竞相追逐，不断发展。MEMS器件作为机械式向固态LiDAR过渡的解决方案，具有一定程度的小型化、响应速度较快的特点，且MEMS功能性结构能够忍受热压，因此可以承受相对较高的激光能量，但是由于MEMS结构单元尺寸较大，存在机械振动、旋转，受环境因素影响较大。针对全固态激光雷达发展需求，Flash激光雷达可对目标一次照射成像，成像质量终取决于面阵探测器的性能，但是数据庞大，一次成像速度较慢。液晶光学相控阵器件在空间光调制器领域商业化应用成熟，具有全固态、便宜、可大面积制作等特点，但是响应速度较慢、光束可偏转角度较小。数十年来，集成光波导相控阵芯片作为全固态、小型化LiDAR有潜力的解决方案得到了广泛的研究，硅基光学相控阵激光雷达具有CMOS兼容的特点，价格便宜，但是热光效应的扫描速度仍有待提升，可以采用硅基等离子体色散效应的相位调制器来满足更高速的应用需求。

固态激光雷达是未来的发展方向，几乎没有异议，不过，什么才是全固态激光雷达，的确还得掂量掂量。另外，只有能够量产的激光雷达才有话语权。我们来看看几家技术路线有所不同的公司怎样定义他们的产品。

理论上讲，完全没有移动部件的雷达才是固态激光雷达，光相控阵（OPA）及Flash是其典型技术路线，被认为是全固态激光雷达方案的代表。不过，近年来一些没有机械旋转机构的激光雷达也被统称为“固态激光雷达”。其性能特点包括分高辨率、有限水平FOV（前向而不是360°）等，但这些技术方案还是有一些微小的移动部件（MEMS微振镜），所以从严格意义上讲只能算“半固态”。