由于全固態(tài)LiDAR內(nèi)部沒有任何宏觀或微觀上的運(yùn)動部件，耐久性和可靠性的優(yōu)勢不言而喻，且順應(yīng)了自動駕駛對LiDAR固態(tài)化、小型化和低成本化的趨勢，因此成為車用激光雷達(dá)的趨勢。下面就按照不同的固態(tài)激光雷達(dá)技術(shù)做簡單介紹。首先要介紹的是光學(xué)相控陣LiDAR。

光學(xué)相控陣LiDAR

激光雷達(dá)從機(jī)械轉(zhuǎn)動向聚束成形的進(jìn)化趨勢與雷達(dá)完全相同：軍事上廣泛應(yīng)用的相控陣?yán)走_(dá)一般擁有上千個(gè)發(fā)射天線單元，通過調(diào)節(jié)波束合成的方式，可以改變雷達(dá)掃描的方向而不需要機(jī)械部件運(yùn)轉(zhuǎn)，靈活性很高，適合應(yīng)對高機(jī)動目標(biāo)，還可發(fā)射窄波束作為電子戰(zhàn)天線。

對于激光雷達(dá)，為了完全取消機(jī)械結(jié)構(gòu)，考慮通過調(diào)節(jié)發(fā)射陣列中每個(gè)發(fā)射單元的相位差來改變激光的出射角度，采用相控陣原理實(shí)現(xiàn)固態(tài)激光雷達(dá)。

那么什么是相控陣原理呢？生活中最常見的干涉例子是水波，兩處振動產(chǎn)生的水波相互疊加，有的方向兩列波互相增強(qiáng)，有的方向正好抵消，將這個(gè)原理放大，采用多個(gè)光源組成陣列，通過控制各光源發(fā)射的時(shí)間差，就能合成角度靈活，且精密可控的主光束，這就是相控陣的原理。

在光學(xué)相控陣（OPA，Optical Phased Array）LiDAR中，相控陣發(fā)射器由若干發(fā)射接收單元組成陣列，通過改變加載在不同單元的電壓，進(jìn)而改變不同單元發(fā)射光波特性（如光強(qiáng)、相位），實(shí)現(xiàn)對每個(gè)單元光波的獨(dú)立控制，通過調(diào)節(jié)從每個(gè)相控單元輻射出的光波之間的相位關(guān)系，在設(shè)定方向上產(chǎn)生互相加強(qiáng)的干涉從而實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度光束，而其它方向上從各個(gè)單元射出的光波彼此相消，因此，輻射強(qiáng)度接近于零。組成相控陣的各相控單元在程序的控制下，可使一束或多束高強(qiáng)度光束的指向按設(shè)計(jì)的程序?qū)崿F(xiàn)隨機(jī)空域掃描。

光學(xué)相控陣是怎樣通過控制發(fā)射陣列中每個(gè)發(fā)射單元的相位差來改變激光的出射角度呢？

我們可以通過一個(gè)簡單的比喻來認(rèn)識光學(xué)相控陣是如何工作的（如下圖 所示）：

假設(shè)有10個(gè)人在左側(cè)排成一列并排向前走，把他們的連線作為他們整體運(yùn)動的陣列面，垂直于連線向右的方向?yàn)榍斑M(jìn)方向。

如果10個(gè)人走路的速度都一樣時(shí)，則陣列面將平行向前移動，其前進(jìn)方向不會發(fā)生改變，如下圖 （a）所示；

如果最上方的人走得最慢，其他人的速度從上至下依次逐步增加，最下方的人走得最快，則陣列面不再是平行移動，當(dāng)經(jīng)過一段時(shí)間后，最下方的人走得路程最遠(yuǎn)，最上方的人走得路程最短，其陣列面的前進(jìn)方向?qū)⑾蛏戏桨l(fā)生明顯的角度改變，如下圖（b）所示；

如果最上方的人走得最快，其他人的速度從上至下依次逐步減少，最下方的人走得最慢，則經(jīng)過一段時(shí)間后，陣列面的前進(jìn)方向?qū)⑾蛳路桨l(fā)生明顯的角度改變，如下圖（c）所示。