毫無疑問，技術創(chuàng)新正在重塑汽車行業(yè)。將汽車轉變成智能機器的概念，提供了終極的出行便利性，同時也顯著提高了安全性，著實極具誘惑且令人興奮。將激光雷達（LiDAR）技術融合到自動駕駛汽車（AV）專用傳感器組合中，有望使汽車變得更加智能。過去幾年來，激光雷達已經(jīng)在消費電子領域的無數(shù)3D深度感測應用中證明了其準確性和可靠性。

目前，激光雷達系統(tǒng)的設計體積往往較龐大，且沒有設計美感，一般被安裝在汽車頂部，可以探測汽車周圍360度的環(huán)境。同時，在這些測試車輛的后備箱里還裝滿了影響日常使用的計算機。其挑戰(zhàn)在于成本和性能之間的平衡。目前的激光雷達系統(tǒng)存在信號不足的問題，沒有足夠的反射光返回傳感器以實現(xiàn)長距離感測。在此背景下，要使系統(tǒng)更小、成本更低將面臨更大的挑戰(zhàn)。

據(jù)麥姆斯咨詢介紹，帶通濾波器、分束器和窗口，對激光雷達系統(tǒng)的整體信噪比至關重要。光子信號不足的系統(tǒng)需要盡可能最好的光學器件，以便實現(xiàn)100米以上長距離探測，以及應對雨、霧、雪等各種不利的光照條件。每個光子的丟失，都會對激光雷達系統(tǒng)的性能帶來負面影響。從光學角度來看，激光雷達系統(tǒng)面臨的主要挑戰(zhàn)與信噪比有關：

－ 明亮的光線會增加噪音

－ 雨、霧、雪等不利條件會導致信號減弱

上述兩種不利因素都會導致激光雷達系統(tǒng)信噪比降低，影響系統(tǒng)以可接受的分辨率、可靠地探測并識別物體的距離。因此，必須從打造最佳信噪比的高性能光學組件開始。

汽車耐久性要求

激光雷達系統(tǒng)光學元件的另一個關鍵特性，是它們需要滿足汽車耐久性要求。溫度、濕度、振動和紫外線輻射共同構成了一個非常具有挑戰(zhàn)性的使用環(huán)境。對于傳感器外部窗口尤其如此。這些窗口是激光雷達系統(tǒng)和外部環(huán)境之間的接口。

激光雷達系統(tǒng)典型的光學組件根據(jù)采用的方案不同有所差異，以下列出的示例旨在展示可能包含的組件：

發(fā)射端（Tx）

－ 光源

－ 擴散片

－ 用于光束操縱的光學器件

－ 分束器

－ 常見的外部窗口

接收端（Rx）

－ 常見的外部窗口

－ 透鏡

－ 帶通濾波器

－ 分束器

－ 傳感器／探測器

光學元件的開發(fā)重點是在激光雷達系統(tǒng)和外部之間創(chuàng)建一個合適的接口。創(chuàng)建這樣的“窗口”并不簡單。系統(tǒng)開發(fā)人員起初往往會低估光學設計方面所面臨的挑戰(zhàn)，嘗試使用廉價的塑料窗口，或將系統(tǒng)安置在前大燈總成內或擋風玻璃后方。這些方案都不適用于基于高性能激光器的光學系統(tǒng)。VIAVI Solutions（唯亞威）針對傳感器窗口擁有專門的產(chǎn)品開發(fā)計劃，旨在打造具有以下性能的窗口：

－ 耐刮擦

－ 疏水

－ 疏油

－ 在可見光范圍不透明

－ 在廣角范圍內對近紅外入射光具有高透射率

預先針對腔內探測應用設計擴散片等光整形器件。腔內探測的關鍵性能參數(shù)是光場均勻性以及無任何零級光。有些激光雷達系統(tǒng)應用線擴散片，將光束轉換成線光源，然后使用MEMS微鏡或機械鏡進行垂直掃描。

激光雷達光學元件面臨的挑戰(zhàn)

激光雷達系統(tǒng)是高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）和自動駕駛所需的整體傳感套件的關鍵要素。如果系統(tǒng)架構師和制造商能夠克服當前面臨的技術和成本挑戰(zhàn)，那么我們可以期待激光雷達在短期內的大量應用。這為光學元件制造商開辟了一個全新的市場。在可接受的成本范圍內對高性能光學涂層的需求，將使那些具有一定的規(guī)模和車規(guī)級質量系統(tǒng)的公司成為高要求汽車行業(yè)的可靠供應商。符合標準的供應商不多，需要滿足嚴格的質量要求，橫跨多個市場、歷經(jīng)數(shù)十年的應用驗證和獲得市場認可的專業(yè)技術。

除了大眾汽車市場，激光雷達還可以成為其它運輸車輛的關鍵部件，如卡車、公共汽車、穿梭巴士以及工程車輛等。最初的應用可能有利于其中有限的一些用例，不會在紛亂的環(huán)境中面對所有復雜的駕駛狀況。