激光雷达简介

激光雷达组成主要包含：发射模块、扫描模块、接收模块、光学系统、计时模块，信号处理模块；

一、发射模块：

目前市场常见的激光发射模块都是红外光，常见有905nm和1550nm，总体思路就是尽量减少环境光带来的影响，所以会选取太阳光中该类含量较低的波段；当然像Ouster此类厂家也有使用其他波段的激光器（850nm）；

（1）905nm激光器：目前成本低，工艺成熟，但阳光噪点多，因此使用过程需要给激光雷达的脉冲信号进行加密，也有人称为编码，其实就是让激光脉冲信号附带信息，比如双脉冲信号，当激光打在同个物体上，雷达接收到两个回波信号，才判断为真实点云，可以有效减少噪点的影响；

（2）1550nm激光器：激光器的尺寸目前还无法减小，且工艺不成熟，成本高；

二、根据扫描方式，可以分为以下几种类别：

1、机械式：目前市场上常见有Velodyne（16 line）、禾赛（Pandar系列）、速腾（RS-LiDAR-16/32）；

2、半固态：也可以称为智能机械式，主要保持光学器件不转动，扫描模块转动，达到光路扫描的效果；旋转棱镜式、MEMS；

（1）旋转棱镜式激光雷达厂商有Livox、Sick等产品，

（2）MEMS主要有Innoviz（Innoviz Pro）、速腾（M1）

半固态激光雷达，也被称作为迈向全固态路上的中转站；

3、全固态：Flash、OPA；

作为激光雷达的终极目标，为了足够的可靠性和稳定性，要求激光雷达中尽量少的运动器件。拿掉安全员作为Robotaxi自动驾驶的终极目标，也是迈向L4/L5的重要里程碑；

（1）Flash：VCSEL+SPAD阵列方案；

（2）OPA：相控阵

三、接收模块：

常见的激光脉冲信号接收器件有APD和SPAD：

1、APD：雪崩光电二极管是一种p-n结型的光检测二极管，其中利用了载流子的雪崩倍增效应来放大光电信号以提高检测的灵敏度。其基本结构常常采用容易产生雪崩倍增效应的Read二极管结构（即N+PIP+型结构，P+一面接收光），工作时加较大的反向偏压，使得其达到雪崩倍增状态；

 2、SPAD：Single Photon Avalanche Diode，工作在盖革模式下的APD（Avalanche Photon Diode）。

SPAD是一种具有单光子探测能力的光电探测雪崩二极管。由于SPAD的光子接收效率低，一般常用阵列的方式，搭配Vcsel使用，目前主流应用有：iPhone12 自带的激光雷达；应用于拉曼光谱、正电子发射断层扫描和荧光寿命成像等领域。