電子發(fā)燒友網報道（文/梁浩斌）自動駕駛激光雷達的路線之爭，現(xiàn)階段來看MEMS振鏡掃描+ToF測距是最大的贏家。實際上，MEMS和機械轉鏡式的掃描結構也是目前唯二可以實現(xiàn)規(guī)模量產的，并且體積足夠小，可以安裝在乘用車上的激光雷達產品。

但未來通往純固態(tài)激光雷達的道路上，有業(yè)內人士認為OPA（光學相控陣）掃描+FMCW測距的激光雷達會是最終的最佳方案。只是問題在于，OPA雖然從各方面來看都是掃描效率最高的形式，但截至目前還未有實用的產品落地，相比于其他的比如Flash、FMCW等實現(xiàn)純固態(tài)激光雷達的技術，落地進度顯然要落后一大截。

OPA激光雷達的新進展

最近丹麥技術大學研究小組兩名成員Hao Hu和Yong Liu在《光學》期刊中發(fā)布了文章，介紹了一款基于芯片的新型光束控制技術。Hao Hu表示，他們的成果將為基于OPA的低成本緊湊型激光雷達奠定了基礎。

在激光雷達中，光束控制是最關鍵的技術之一，目前MEMS、轉鏡等機械式的光束控制系統(tǒng)都有一些局限性，由于機械部件的存在對震動較為敏感，且掃描速度有限?；谛酒腛PA激光雷達，則可以不需要機械結構就可以實現(xiàn)快速精準控制光線，但由于技術原因，目前的大多OPA設備的光束質量較差，視場角也難以突破100°。

OPA激光雷達的原理是，通過多個激光發(fā)射單元組成發(fā)射陣列，通過調節(jié)發(fā)射陣列中各個單元的相位差，來改變激光光束的發(fā)射角度，在設定方向上產生互相加強的干涉從而實現(xiàn)高強度的指向光束，完成掃描。

一直以來，OPA激光雷達進展緩慢的一個重要原因是旁瓣效應難以解決。旁瓣效應是由于光學衍射產生的一種鄰近效應。在OPA激光雷達上，光束通過OPA器件后的光束合成實際是由光波的相互干涉形成的，因此容易形成陣列干擾，令激光能量被分散，在最終出現(xiàn)光學偽影等問題。也正是因為這種原因，OPA視場和光束質量之間難以平衡。

所以這次該研究小組設計了一種新型的OPA結構，用平板光柵取代傳統(tǒng)的OPA多個發(fā)射器。由于平板光柵中的相鄰通道本身可以非常接近，可以在靠近單個發(fā)射器中進行干涉和光束形成，所以相鄰通道之間的耦合在平板光柵中不會產生干擾，可以消除疊混誤差。同時，研究人員還采用其他的光學技術，以降低背景噪聲并減少旁瓣效應等光學偽影等。

在實測中，這套新型的OPA系統(tǒng)可以實現(xiàn)±70°光束轉向無混疊，但也出現(xiàn)了一些光束衰減的情況。而通過將光源波長從1480nm調諧至1580nm來測試垂直方向上的光束控制，最終實現(xiàn)13.5°垂直方向的調諧范圍。測試是在光束寬度為2.1°的情況下進行的，目前該研究小組還正在努力降低光束寬度，希望實現(xiàn)更高分辨率和更遠范圍內的波束控制。

各大廠商進展如何？

國外方面，Quanergy是最早進入OPA激光雷達領域的公司，2012年創(chuàng)立于硅谷。今年5月，Quanergy公布了其OPA激光雷達實現(xiàn)250米的檢測距離，而15個月前這個數字是100米。據Quanergy官方介紹，其OPA技術基于CMOS工藝兼容的硅光芯片，可以實現(xiàn)大規(guī)模生產。但截至目前，Quanergy的S系列OPA激光雷達依然難以達到大規(guī)模量產的同時滿足客戶要求。除此之外，Analog Photonics、Voyant Photonics、Scantinel Photonics 等國外OPA激光雷達玩家均預計要到2025年后才實現(xiàn)規(guī)模量產。

國內也有很多激光雷達廠商以及科研機構在OPA方向進行投入，包括洛微科技、萬集科技、力策科技等等。在OPA激光雷達的關鍵硅光芯片上，今年7月，揚州群發(fā)換熱器有限公司和美國密歇根大學合作，表示經過多年研發(fā)掌握OPA 2D/3D激光雷達全新專利技術，并在國內完成多輪迭代的流片工作，其中OPA 2D激光雷達試制芯片各項技術指標均達到設計要求，即將進入產業(yè)化發(fā)展階段。同時OPA 3D激光雷達芯片的研發(fā)也在進行中。

另一家在國內走得較前的OPA激光雷達公司洛微科技，在去年9月完成了第二代硅光FMCW SoC和OPA激光雷達硅光芯片的流片。前面也提到FMCW+OPA可能是激光雷達的終極形態(tài)嗎，洛微科技也是在創(chuàng)立之初確立了采用FMCW和OPA技術的純固態(tài)激光雷達發(fā)展方向。據洛微科技官網顯示，采用了LuminScan光束控制系統(tǒng)的D系列純固態(tài)激光雷達已經推出，基于自研硅光芯片，探測距離達30m，視場角120°×90°，角分辨率為0.3°×0.3°。
力策科技在2019年時表示2020年將實現(xiàn)OPA激光雷達完全的定型量產，而目前官網上已經出現(xiàn)了一款遠距離OPA激光雷達，型號為LT-X。LT-X掃描視場角為60°×60°，采用了波長905nm的光源，測量距離最高可大于200m，旁瓣抑制<30db。

總體而言，OPA激光雷達相比與其他純固態(tài)激光雷達，比如采用Flash、FMCW等技術的產品大規(guī)模落地進度可能要晚2-3年。但芯片化、集成度高，未來規(guī)模量產后成本較低、且具備抗干擾能力強、探測距離遠、掃描頻率高等優(yōu)勢，OPA技術未來有一統(tǒng)自動駕駛激光雷達產業(yè)的潛力。隨著硅光芯片工藝提升、以及光束質量的進一步提高，相信OPA技術會被更多激光雷達廠商選擇。