激光雷达的扫描模块,核心任务是用有限的收发通道满足尽可能广的视场角(FOV)覆盖要求。机械、固态与半固态三种形式的路径分化,本质上都发生在扫描模块的方案设计上,而收发模块(激光器与探测器)才是整机价值量最高的部分——在激光雷达的物料构成中,发射模块与接收模块各占约30%,扫描所依赖的机械装置等其他配件约占8%。这意味着车载光学的技术壁垒,更多体现在"如何用更少的通道、更低的机械复杂度,换取更可靠的广角覆盖"这一工程取舍上。
扫描模块:三种路线的分工逻辑
激光雷达的测距原理决定了它必须有发射与接收两个环节。目前主流的底层逻辑是ToF(飞行时间法),即通过激光脉冲往返的时间计算距离;下一代技术为FMCW,通过回波频率差计算距离,不易受极端天气等外界环境干扰。扫描模块在其中起辅助作用,负责把有限的收发通道"铺开"到尽可能广的空间范围。
三种形式的分野正在于此:机械方案依靠宏观机械结构带动收发单元转动实现全周覆盖;半固态方案保留部分运动部件,在覆盖范围与结构稳定性之间取折中;固态方案则取消宏观运动部件,转而通过光学相控或其他方式实现光束偏转。通道数量、机械复杂度与FOV覆盖效率之间的权衡,构成了不同路线各自的技术难点。
车载光学壁垒落在哪里
从价值量分布看,发射与接收模块合计占比约六成,人工调试占约25%,控制模块约5%。这一结构说明,壁垒并不只存在于单颗器件,也存在于批量制造中的调试一致性与系统集成能力。
在发射端,905nm波长因性价比优势在产业中占据主流地位,其结构上EEL(边发射激光器)与VCSEL(垂直腔面发射器)并存,而VCSEL因工艺与主流半导体产业更接近、且可通过堆叠激光器补足功率,被业内视为更具主导潜力的方向。在接收端,探测器需与光源波长匹配:硅材料的限制使SiPM(硅光电倍增管)只能探测1100nm以下的光子,因此在1550nm光源下只能采用APD(雪崩光二极管);而在905nm波长下,更为敏感的SPAD(单光子雪崩光二极管)与SiPM更具优势,其共同短板是易受强光干扰。
光源、探测器与扫描方案的匹配度,而非单一器件的参数高低,才是车载光学真正难以复制的部分。
常见问题
机械、半固态、固态激光雷达的主要区别是什么?
三者的差异主要落在扫描模块的方案设计上。机械方案通过宏观机械运动实现广角覆盖,半固态保留部分运动结构,固态则取消宏观运动部件。它们共同面对同一个约束:用有限的收发通道满足尽可能广的FOV覆盖要求。
为什么说收发模块的价值量高于扫描模块?
在激光雷达的物料构成中,发射模块与接收模块各占约30%,而机械装置等其他配件约占8%,控制模块约占5%。价值量分布直接影响了产业链的关注重心,收发环节在二级市场上也更受关注。
905nm和1550nm两种波长各自适配什么探测器?
905nm波长下,更为敏感的SPAD与SiPM更具优势,缺点是易受强光干扰。1550nm则因硅材料限制,SiPM无法探测,只能采用APD。两种波长的选择还与产业基础相关:905nm对应消费电子,1550nm对应光通信领域。