激光雷達的使用原理是使用非接觸激光測距技術，和我們了解的雷達系統相似，激光雷達能夠使用激光光束探測目標物，通過返回的光速獲得數據，并使用數據生成三維的立體圖像。激光雷達技術能夠用于獲得一定距離內的精確的物體信息，在實際應用中，該項技術能夠作為汽車自動駕駛、無人駕駛、定位導航、空間測繪、安保安防中重要的裝備設置。

激光雷達的分類

從技術原理來看，激光雷達的類型主要有兩種：

旋轉式激光雷達：通過多束激光豎列而排，繞軸進行360°旋轉，每一束激光掃描一個平面，縱向疊加后呈現出三維立體圖形。多線束激光雷達可分為16線、32線、64線，線束越高，可掃描的平面越多，獲取目標的信息也就越詳細，線束低的激光雷達由于點云密度較低，容易帶來分辨率不高的問題;

固態激光雷達：摒棄了原有的機械掃描方式，采用相控陣原理，有許多個固定的細小光束組層，通過每個陣元點產生光束的相位與幅度，以此強化光束在指定方向上的強度，并壓抑其他方向的強度，從而實現讓光束的方向發生改變。

由于固態式激光雷達，不具備旋轉組件，這在一定程度降低了硬件成本和磨損消耗，且在個別光束陣元損壞的前提下，固態式激光雷達整體仍可持續工作，在可靠性上實現了大大提升。

不同類型激光雷達技術路線

按照光束操縱方式分類，激光雷達主要分為機械式激光雷達、MEMS激光雷達、OPA激光雷達和Flash激光雷達。觀察目前產業發展情況，MEMS和Flash技術更受到激光雷達廠商的青睞，有望逐步取代機械式激光雷達。

MEMS微鏡作為MEMS激光雷達的核心元器件，毫米級尺寸大大減少了激光雷達的體積，幫助系統擺脫了笨重的馬達等機械式裝置;同時，MEMS微鏡的引入大大減少激光器和探測器數量，極大地降低整體成本;在投影顯示領域商用化應用多年的經歷及近期在汽車領域的努力，讓業界對MEMS微鏡的成熟度更為認可。但是，MEMS微鏡尺寸的縮小又限制了MEMS激光雷達的光學口徑、掃描角度，視場角也會變小;如何通過車規也是MEMS微鏡面臨的巨大挑戰。

OPA激光雷達無需任何機械部件就可以實現對光束的操縱，曾一度被業界看好。但核心元器件——OPA芯片的納米加工難度非常高。以Quanergy為代表的OPA激光雷達廠商不斷修正其產品的量產時間和最遠測距范圍。

Flash激光雷達被視為最終的主流技術路線。Flash激光雷達技術利用激光器同時照亮整個場景，如何提高接收端每個像素可接收的能量，從而實現遠距離探測，這對線陣/面陣探測器技術提出了極高要求。

新型MEMS光束操縱技術有望降低成本

近年來，通過利用MEMS微鏡和光柵縮小了光束操縱系統的尺寸，從而顯著降低了成本和重量。然而，這些激光雷達系統的組件(如激光器、掃描裝置、探測器及其它電子器件)仍然是獨立制造的，并且組裝成本較高。因此，進一步的多組件集成小型化有潛力以低成本提供更小、更輕、功耗更低的激光雷達系統。

集成光子學，尤其是硅光子學，可以通過電氣處理和控制、光束操縱和光學信號處理器件、光源及探測器的高密度集成來應對這些挑戰。這使得集成光子系統不僅在尺寸和重量方面優于自由空間光學系統，而且在成本、集成密度和魯棒性方面也優于自由空間光學系統。

集成光子學的光束操縱方案主要集中在光學相控陣。光學相控陣由發射器陣列(通常為光柵耦合器)組成，使遠場衍射圖案高度依賴于發射波的相對相位。通過使用波導移相器調諧這些波的相對相位，調整輸出光束的角度。這種系統可以非常嚴格地控制光束的形狀和方向，之前的研究工作已經展示了1D光束操縱、超高角度光束分辨率2D操縱和激光雷達測量。不過，常用的熱光移相器具有一個很重要的缺陷：功耗非常高。

據Carlos Errando-Herranz介紹，其研究團隊首次利用MEMS可調諧波導光柵在實驗中成功演示了低功率光束操縱技術。研究結果顯示，在1550 nm波長，驅動電壓低于20 V，靜態功耗低于uW的條件下，光束轉向可達5.6°。

相關研究人員表示，使用新開發的光束操縱技術，能夠在現在激光發展的基礎上降低使用成本，進而擴展現在的激光雷達使用領域，還能夠在用于體內醫學成像使用，和使用空分復用(SDM)提高光通信帶寬功能。