本文是FMCW激光雷達(dá)科普系列的第二篇，點(diǎn)擊超鏈接查閱上一篇：FMCW激光雷達(dá)科普（上）：基本概念、技術(shù)路線(xiàn)、優(yōu)勢(shì)及爭(zhēng)議和誤解。

FMCW激光雷達(dá)主要由激光器、探測(cè)器、相干光路及掃描部件構(gòu)成。這些關(guān)鍵部分，最值得關(guān)注的是以下幾點(diǎn)——

一．激光器波長(zhǎng)：1550

1.為什么是1550？

目前，TOF激光雷達(dá)的激光器以905納米為主，Luminar、圖達(dá)通及一徑科技等用的是1550納米，而FMCW激光雷達(dá)的激光器，則全部都是清一色的1550納米。那么，其中的緣由是？

洛微CTO Andy Sun說(shuō)：我們做任何一個(gè)產(chǎn)品，首先要看供應(yīng)鏈的成熟度吧，因?yàn)槟悴豢赡芩辛悴考甲约涸臁?p>

具體到FMCW激光雷達(dá)，從原理上來(lái)說(shuō)，激光器不是非得用1550nm，905nm也可以，并且，用1550nm做還是905nm做，技術(shù)上沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別；只不過(guò)，在光通信領(lǐng)域，跟FMCW搭配的都是基于1550nm波段的器件，這些器件的供應(yīng)鏈相對(duì)成熟，成本也可控，相比之下，基于905nm做FMCW的成本就太高了。

此外，考察連續(xù)光的人眼安全要求，1550nm的光功率上限要比905nm大40倍，在FMCW的相干放大原理下，理論上1550nm可以比905nm測(cè)試40倍遠(yuǎn)的距離。

多家FMCW激光雷達(dá)公司的創(chuàng)始人及技術(shù)負(fù)責(zé)人均認(rèn)可“供應(yīng)鏈成熟度”這一說(shuō)法。

其中，一位技術(shù)負(fù)責(zé)人說(shuō)：FMCW要保證回光能和本地光進(jìn)行干涉，只有干涉了才能檢測(cè)到目標(biāo)，因此，對(duì)激光器的“相干性”要求很高（哪怕回光和反射光之間有幾微秒的時(shí)延，也有很好的相干性）。在業(yè)界，相干性比較好的激光器別被稱(chēng)為“窄線(xiàn)寬激光器”，而現(xiàn)階段，窄線(xiàn)寬激光器只有基于1550納米的。

此外，這位負(fù)責(zé)人還說(shuō)，F(xiàn)MCW激光雷達(dá)需要提高集成度，可高集成度的多通道產(chǎn)品通常要基于硅光做，而硅光只能跟1550搭配。

不過(guò)，摯感光子IC設(shè)計(jì)總監(jiān)吳雷說(shuō)，他們用的激光器是1310的納米的，“通信里面對(duì)這種激光器用量很大，很便宜”。

話(huà)說(shuō)，用于FMCW激光雷達(dá)上的激光器，跟用在TOF激光雷達(dá)上面的1550納米激光器，材質(zhì)是相同的（磷化銦），但結(jié)構(gòu)并不一樣——FMCW要求窄線(xiàn)寬（保證自相干性）、低噪聲，這就導(dǎo)致兩者的性能、良率、成本等完全不一樣。

一位從業(yè)者業(yè)稱(chēng)，目前，F(xiàn)MCW激光雷達(dá)的1550激光器要比用于TOF的1550激光器貴得多，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有能夠量產(chǎn)的。

2.1550納米激光器的優(yōu)點(diǎn)

1550納米激光器的優(yōu)點(diǎn)，在關(guān)于TOF激光雷達(dá)的介紹中已經(jīng)提得很多了，最關(guān)鍵的一點(diǎn)就是：不會(huì)影響人眼安全，因而可以把功率做得很高，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)比905納米激光器更長(zhǎng)的探測(cè)距離。

此外，哪怕在TOF中，1550克服陽(yáng)光噪聲的能力也比905強(qiáng)。

3.1550納米激光器的缺點(diǎn)及存在的爭(zhēng)議

（1）成本太高，且短期內(nèi)很難降下來(lái)

1550納米激光器使用的材料不是硅CMOS，而是磷化銦，并且，它還需要外部電源和復(fù)雜的電子控制裝置，因此，成本居高不下。此外，1550納米激光器還需要跟昂貴的銦鎵砷 APD配對(duì)使用。

某激光雷達(dá)廠商架構(gòu)師認(rèn)為，1550盡管在光通信領(lǐng)域中的用量已經(jīng)不小了，但成本也沒(méi)有降下來(lái)，因此，很難指望在激光雷達(dá)中就能降下來(lái)。

這位架構(gòu)師說(shuō)：“你有幾百萬(wàn)臺(tái)的量之后，相比于目前的幾百幾千臺(tái)，成本肯定可以低不少，但相比于905，它還是要貴得多。這就類(lèi)似于，你不能說(shuō)金戒指我買(mǎi)很多，它的價(jià)格就能降到銅戒指的水平吧？這是由材料的物理特性決定的?！?p>

（2）容易被水霧吸收，在雨天無(wú)法正常工作

多數(shù)激光雷達(dá)廠商在跟《九章智駕》交流的過(guò)程中都提到，1550納米激光器很容易被水霧吸收（幾毫米厚的水層就可以把1550納米激光的能量全部吸收，在光通信領(lǐng)域中的專(zhuān)業(yè)名詞是“水空吸收”），難以被反射回來(lái)，因而在雨天難以正常工作。

一位不愿具名的FMCW激光雷達(dá)公司創(chuàng)始人說(shuō)：“我們?nèi)ψ拥娜硕际潜犞劬φf(shuō)瞎話(huà)，說(shuō)什么1550‘穿透能力好、抗干擾能力強(qiáng)’。我做過(guò)測(cè)試，往墻上潑水，在1550納米激光器的眼里，墻是黑乎乎的一片，水流下來(lái)之后就好了。

“多次實(shí)驗(yàn)表明，只要遇上兩毫米的水薄膜，我們的FMCW激光雷達(dá)就瞎了。這個(gè)問(wèn)題是無(wú)解的。因此，F(xiàn)MCW激光雷達(dá)只能在陰天、晴天和小雨天用，大雨天就用不了?！?p>

某TOF激光雷達(dá)廠商負(fù)責(zé)人也說(shuō)，1550對(duì)人眼安全影響小的原因正是它容易被液態(tài)水吸收——激光還沒(méi)有打到視網(wǎng)膜，就被眼球里面的水給吸收了；而容易被液態(tài)水吸收，確實(shí)也會(huì)導(dǎo)致，在地面車(chē)道線(xiàn)上有水、行人身上的衣服被淋濕的情況下，使用1550納米激光器的激光雷達(dá)就測(cè)不了，或者是探測(cè)能力下降。

但光勺科技CEO姚建并不完全認(rèn)可上述說(shuō)法。姚建說(shuō)：“FMCW的相干有兩種，一直是調(diào)頻，一直是調(diào)相。如果是調(diào)頻，那1550納米激光器受雨水的影響確實(shí)比較比較大，比如，探測(cè)距離從平時(shí)的500米衰減到50米；但我們用的調(diào)相技術(shù)，遇到大雨天氣，探測(cè)距離還能達(dá)到平時(shí)的的50%左右。”

不過(guò)，某FMCW激光雷達(dá)公司CEO奚先生則說(shuō)：“在TOF中，1550納米激光器易被雨霧吸收，會(huì)導(dǎo)致探測(cè)距離大大衰減，并且產(chǎn)生嚴(yán)重的噪點(diǎn)；而在FMCW中，有用使用相干檢測(cè)，信噪比更高，因而，在同樣使用1550nm激光，激光雷達(dá)穿透雨霧產(chǎn)生穩(wěn)定點(diǎn)云的能力會(huì)更強(qiáng)?！?p>

此外，洛微CTO Andy Sun認(rèn)為，只看不同波段對(duì)水的吸收率是不完整的，因?yàn)?，激光在遇?jiàn)雨水后，被吸收只是一部分情況，還有很多變化是跟散射、折射相關(guān)的，在這兩部分，不同波長(zhǎng)的表現(xiàn)也是不一樣的，比如短波的散射更強(qiáng)，因此要綜合考慮。

Andy Sun稱(chēng)，2019年法國(guó)科研團(tuán)隊(duì)做了大量的理論分析和實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，其實(shí)905nm和1550nm兩個(gè)波段的激光器在雨霧天的表現(xiàn)是差不多的——1550nm的總體吸收率只比905nm高不到10%。這完全被人眼安全的考慮下1550nm可以提供更大出光功率的優(yōu)勢(shì)所掩蓋。

某FMCW激光雷達(dá)公司CEO奚先生也提到了這組來(lái)自法國(guó)的實(shí)驗(yàn)。

但無(wú)論如何，沃爾沃、奧迪這些已經(jīng)算是很保守的車(chē)企，都計(jì)劃用Luminar基于1550的TOF激光雷達(dá)了，這或許意味著，在這些車(chē)企眼里，1550在雨天無(wú)法正常工作，并不算是一個(gè)多嚴(yán)重的問(wèn)題？

（3）并非絕對(duì)能確保“人眼安全”

采訪中，筆者提到一個(gè)問(wèn)題：如果幾輛搭載激光雷達(dá)的自動(dòng)駕駛車(chē)輛聚集在一起，激光同時(shí)發(fā)射，正好匯集到一起，正對(duì)著人眼了，那瞬時(shí)功率就很高了，應(yīng)該也會(huì)影響人眼安全？

對(duì)此，某TOF激光雷達(dá)廠商負(fù)責(zé)人的回答是：905納米功率大的話(huà)是會(huì)傷害到視網(wǎng)膜，但視網(wǎng)膜類(lèi)似于手機(jī)的感光圖像的一個(gè)像素，激光從不同的地方打過(guò)去，影響到的是視網(wǎng)膜上不同的像素，因此，哪怕功率比較高，也不會(huì)把這幾千萬(wàn)個(gè)像素都燒壞；而1550就不一樣了，要燒壞，就整個(gè)區(qū)域都燒壞了——人眼對(duì)905納米波段的敏感點(diǎn)在于其打在某個(gè)像素上的能量，而對(duì)1550納米波段的敏感點(diǎn)在于其總能量。

簡(jiǎn)言之，1550納米激光器其實(shí)也存在人眼安全問(wèn)題——激光是沒(méi)打到視網(wǎng)膜，但被角膜吸收了，如果功率過(guò)高，角膜也會(huì)受傷。

二．激光器和探測(cè)器的芯片化、集成化

1.單光子、通道數(shù)與點(diǎn)頻

在采訪的過(guò)程中，《九章智駕》反復(fù)問(wèn)到一個(gè)問(wèn)題：FMCW激光雷達(dá)會(huì)像一些TOF那樣有許多個(gè)激光器，還是只有一個(gè)激光器？多數(shù)人的答案都是：理論上，激光器也可以有幾十個(gè)、上百個(gè)，但在實(shí)踐中，廠商們出于成本考慮，往往只會(huì)用1個(gè)激光器，F(xiàn)MCW激光雷達(dá)也被稱(chēng)為“單光子激光雷達(dá)”。

不過(guò)，盡管激光器的數(shù)量很少，但在分光器的協(xié)助下，實(shí)際發(fā)出的線(xiàn)數(shù)卻可以很多，如Mobileye的FMCW激光雷達(dá)，號(hào)稱(chēng)是184線(xiàn)。激光器的數(shù)量也許不止一個(gè)，但肯定不會(huì)有幾十、上百。

洛微CTO Andy Sun說(shuō)：“能使用多少個(gè)通道，跟激光器的總光功率和分光器的何設(shè)置處理有關(guān)?！保ㄐ枰⒁獾氖?，發(fā)射端可以只有一個(gè)激光器，但在接收端，探測(cè)器的數(shù)量跟通道數(shù)是完全一致的。）

“用分光器把一束光分成成百上千束，這會(huì)不會(huì)導(dǎo)致每一束光的功率過(guò)低？”當(dāng)筆者向某激光雷達(dá)公司創(chuàng)始人提出這個(gè)疑問(wèn)時(shí)，對(duì)方的回答是：“我在前端把功率提高不就行了？我1個(gè)1瓦的分成10束，跟你用10個(gè)100毫瓦的，總功率不是一樣的嗎？不過(guò)，前者的成本肯定要比后者低得多。 ”

在TOF激光雷達(dá)中，總點(diǎn)頻=單個(gè)激光器的發(fā)射頻率X激光器的數(shù)量，那么，在FMCW中，激光器的數(shù)量會(huì)不會(huì)限制了點(diǎn)頻？

按某TOF激光雷達(dá)廠商負(fù)責(zé)人的說(shuō)法，F(xiàn)MCW激光雷達(dá)的點(diǎn)頻確實(shí)比TOF低，但原因并不在于激光器的數(shù)量更少，而在于“TOF測(cè)距一次需要2微秒，而FMCW測(cè)距一次需要20微秒”。

對(duì)此，某FMCW激光雷達(dá)公司CEO奚先生的解釋是：不同于TOF，F(xiàn)MCW激光雷達(dá)的點(diǎn)頻并不依賴(lài)于激光本身的發(fā)射頻率，而是依賴(lài)于后端信號(hào)調(diào)制解調(diào)的數(shù)據(jù)處理速度。因?yàn)榧す獬掷m(xù)在發(fā)射，后端的數(shù)據(jù)處理也在持續(xù)，后端的數(shù)據(jù)處理越快，前端產(chǎn)生的點(diǎn)頻就越多。

簡(jiǎn)單地說(shuō)，TOF激光雷達(dá)的點(diǎn)頻是“供給推動(dòng)型”，而FMCW激光雷達(dá)的點(diǎn)頻則是“需求拉動(dòng)型”。

不過(guò)，不管怎么說(shuō)，F(xiàn)MCW激光雷達(dá)的點(diǎn)頻比TOF低，卻是大家都承認(rèn)的事實(shí)。

對(duì)這個(gè)問(wèn)題，光勺科技CEO姚建的說(shuō)法是：我們現(xiàn)在可以做到每秒10-15幀，做到這個(gè)程度就夠用了。對(duì)TOF激光雷達(dá)來(lái)說(shuō)，是點(diǎn)頻越高越好，但對(duì)FMCW激光雷達(dá)來(lái)說(shuō)，因?yàn)槊總€(gè)點(diǎn)都有速度信息，不惜一切代價(jià)把點(diǎn)云密度做高的意義不大。

（為什么有了速度信息，點(diǎn)云密度就沒(méi)有那么重要了？請(qǐng)參考本系列的第一篇文章《FMCW激光雷達(dá)科普（上）：基本概念、技術(shù)路線(xiàn)、優(yōu)勢(shì)及爭(zhēng)議和誤解》）

而洛微CMO賀潤(rùn)芃的說(shuō)法則是：FMCW激光雷達(dá)因?yàn)樾旁氡雀?，所以，哪怕分辨率（點(diǎn)云密度）沒(méi)那么高，也可以實(shí)現(xiàn)很好的探測(cè)效果。

簡(jiǎn)言之，速度維數(shù)據(jù)和信噪比，共同降低了FMCW激光雷達(dá)對(duì)點(diǎn)頻的要求。

2.低成本的探測(cè)器

不同于TOF激光雷達(dá)的探測(cè)器要用成本高昂的APD（雪崩光二極管）和SPAD（單光子雪崩光二極管），F(xiàn)MCW激光雷達(dá)的探測(cè)器只需成本更低的PIN就可以了。 為何？

據(jù)摯感光子IC設(shè)計(jì)總監(jiān)吳雷介紹，在TOF中，光束發(fā)出去之后，信號(hào)會(huì)有近100db的損耗，為保證探測(cè)效果，探測(cè)器需要將折損了的信號(hào)放大，這個(gè)放大系數(shù)，被稱(chēng)為“增益”，APD和SPA便屬于增益比較大的探測(cè)器，因而比較貴；而在FMCW中，光束在發(fā)出去之前，留了一半在本地，盡管回光也有折損，但本地光還在，這兩部分一結(jié)合，就把光信號(hào)給放大了（光學(xué)芯片里面已經(jīng)有增益了，這被稱(chēng)為“相干增益”）。

此外，在TOF中，APD在將信號(hào)放大的同時(shí)，把噪音也給放大了，相比之下，F(xiàn)MCW中，“相干增益”是不帶噪聲的。

因此，在FMCW激光雷達(dá)中，增益很小、也更便宜的探測(cè)器已足以“勝任”。

3.將探測(cè)器跟激光器集成到一起

現(xiàn)在，禾賽、Ouster等TOF激光雷達(dá)廠商都在談激光收發(fā)的芯片化，那么，F(xiàn)MCW激光雷達(dá)收發(fā)模塊的芯片化是怎么做的呢？

在TOF激光雷達(dá)中，哪怕實(shí)現(xiàn)了很高的集成度，探測(cè)器和激光器都是部署在不同的芯片上，那么，在FMCW中，探測(cè)器和激光器有可能被集成到同一個(gè)芯片上嗎？在本系列訪談中，《九章智駕》反復(fù)追問(wèn)了這個(gè)問(wèn)題。

答案無(wú)一例外是：可以。

據(jù)某TOF激光雷達(dá)廠商負(fù)責(zé)人介紹，目前，F(xiàn)MCW激光雷達(dá)探測(cè)器已經(jīng)可集成到硅光芯片（該硅谷芯片上集成了分光器、調(diào)頻器、偏振控制、相干混頻陣列等功能）上了，大多數(shù)廠商都是這么做的，而激光器是三五族產(chǎn)品，沒(méi)法直接集成到硅光芯片中；不過(guò)，激光器在另一塊晶圓上加工好之后，可以再通過(guò)一些特殊工藝被貼到硅光芯片上。

洛微CTO Andy Sun說(shuō)，目前廠商們的做法是，將激光器獨(dú)立封裝，然后通過(guò)光纖耦合到硅光芯片上，這種工藝被稱(chēng)為“激光器外置”。Andy Sun認(rèn)為，激光器外置只是個(gè)過(guò)渡形態(tài)，英特爾等公司已經(jīng)在朝著“激光器內(nèi)置”的方向發(fā)展了。

某國(guó)內(nèi)FMCW激光類(lèi)公司CEO奚先生也說(shuō)，他們目前正在探索將探測(cè)器和激光器集成到同一顆ASIC芯片的工藝，“首先實(shí)現(xiàn)收發(fā)模塊的芯片化”。

據(jù)摯感光子IC設(shè)計(jì)總監(jiān)吳雷介紹，摯感光子也已經(jīng)自研開(kāi)發(fā)了集成光學(xué)芯片及與其配套的光學(xué)模組（集成激光器，探測(cè)器及鏡頭），并在開(kāi)發(fā)ASIC電芯片（集成模擬前端及數(shù)字信號(hào)處理），首先實(shí)現(xiàn)收發(fā)器的芯片化。

不過(guò)，今年5月份，微源光子董事長(zhǎng)兼總經(jīng)理朱曉琪在題為《從硅光通信技術(shù)看FMCW lidar的集成挑戰(zhàn)》的演講中指出，要將三五族的激光器芯片跟硅基芯片集成到一起，難度非常大?！安还苁枪饫w輸出的波導(dǎo)，還是直接輸出的波導(dǎo)，它們的模場(chǎng)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于硅基單模波導(dǎo)模場(chǎng)，同時(shí)，這些材料的系數(shù)完全不同。”

Andy Sun、朱曉琪等人都承認(rèn)，英特爾公司已經(jīng)有辦法把激光器集成到硅光芯片中去了。他們說(shuō)：“這是英特爾的專(zhuān)利”。

據(jù)朱曉琪在演講中的說(shuō)法，在英特爾的方案中，激光器發(fā)光部分本身仍是III-V材料，但通過(guò)硅晶圓工藝和硅光集成到一起，被稱(chēng)為“異質(zhì)集成”。這種方案的工藝是：

1）.拿一個(gè)硅的晶圓，在晶圓上做好掩埋層跟單晶硅以后，在單晶硅上刻蝕單模波導(dǎo)；

2）.準(zhǔn)備一個(gè)外延片，包括襯底，把延片切成一個(gè)一個(gè)的芯片；

3）.把該芯片倒裝貼在做好的硅單模波導(dǎo)上，做好以后先要用一些化學(xué)辦法把InP襯底去掉，然后去做刻蝕；

4）.摻雜n極，做n極的電鍍，p極和p極的電鍍，做一些等離子的退火；

5）.在已經(jīng)做好的單模波導(dǎo)上出光。

Andy Sun說(shuō)，從長(zhǎng)期看，大家都是要把激光器跟探測(cè)器集成到同一顆硅光芯片上的。目前各大提供硅光工藝的代工廠（Foundry），也正在開(kāi)發(fā)各自的激光器集成工藝，相信很快會(huì)有相應(yīng)的工藝選擇出現(xiàn)。某TOF激光雷達(dá)廠商負(fù)責(zé)人也認(rèn)為，如果能避開(kāi)英特爾的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，這種工藝，其他廠商最終也是有可能搞定的。

不過(guò)，Andy Sun也承認(rèn)，將激光器集成到硅光芯片上的難度很高。他說(shuō)，英特爾這種方案的代價(jià)是，芯片的效率不高，而且能達(dá)到的峰值功率不高，“所以它可能需要集成很多個(gè)激光器在上面”。

對(duì)英特爾這種方案，朱曉琪的觀點(diǎn)跟Andy Sun一致。

朱曉琪在演講中說(shuō)：“硅的波導(dǎo)仍然有一個(gè)尺寸特別小、模場(chǎng)做不大的限制，因此即便能夠通過(guò)這樣的方案出光，出的光也非常非常小——我看到文獻(xiàn)以及報(bào)道一般都不到10毫瓦，同時(shí)量子效率也非常非常低，只能拿來(lái)做一些短距離的傳輸，如果要用它做一些大出光，實(shí)際上非常難。”

朱曉琪也承認(rèn)“英特爾做得比較好”，但他并不太看好其他廠商復(fù)制這條道路的前景。“工藝難度非常高，激光器的出光功率非常非常低，也不適合做FMCW激光雷達(dá)?！?p>

4.光學(xué)鏡頭跟激光器、探測(cè)器集成到到一起

姚建此前在一次演講中提到，TOF激光雷達(dá)由于體制限制，除了信號(hào)處理及MEMS掃描外，其他部分很難芯片化。言外之意，光學(xué)鏡頭也很難被芯片化。那么，在FMCW激光雷達(dá)中又是怎樣的情況呢？ 在本系列訪談中，這也是一個(gè)被《九章智駕》反復(fù)追問(wèn)的問(wèn)題。

某FMCW激光雷達(dá)公司CEO并不認(rèn)同“TOF中的光學(xué)鏡頭無(wú)法被集成化”這一說(shuō)法，在他看來(lái)，哪怕在TOF中，光學(xué)鏡頭也是可以被集成化的?！皢尉Ч璧墓鈱W(xué)化技術(shù)就可以用于光學(xué)鏡頭的半導(dǎo)體化，這跟激光雷達(dá)是TOF還是FMCW是沒(méi)有關(guān)系的?！?p>

但無(wú)論如何，大家一致認(rèn)為，在FMCW中，光學(xué)鏡頭是可以被芯片化的。

某不愿具名的FMCW激光雷達(dá)公司創(chuàng)始人說(shuō)：“光學(xué)鏡頭是可以被芯片化的，“有個(gè)專(zhuān)業(yè)名詞叫‘麥卡倫斯超透鏡’，就是把鏡片做得很薄很薄，然后貼在芯片上就行了，相當(dāng)于把兩個(gè)硅片黏在一起，但這個(gè)技術(shù)目前還不成熟”。

Andy Sun說(shuō)：“實(shí)際上，用OPA做掃描的時(shí)候是不需要單獨(dú)的鏡頭的，因?yàn)镺PA的陣列本身就是鏡頭，有入光孔和出光孔?！蹦砊OF激光雷達(dá)廠商負(fù)責(zé)人也持同樣的觀點(diǎn)。

三．掃描方案&掃描與收發(fā)的集成

1.掃描方案：OPA是終極形態(tài)

TOF激光雷達(dá)的掃描方式有轉(zhuǎn)鏡、MEMS、棱鏡、Flash和MEMS等，那FMCW呢？ 比較明顯的是，目前，多數(shù)FMCW激光雷達(dá)廠商都選擇了OPA掃描方案。

不過(guò)，諸多受訪者都認(rèn)為，上述掃描方式均可跟FMCW搭配，某FMCW激光雷達(dá)公司創(chuàng)始人說(shuō)：“你可以說(shuō)FMCW天生更搭配OPA掃描，但是沒(méi)有OPA掃描，不代表FMCW就做不出來(lái)，它可以用轉(zhuǎn)鏡、也可以用MEMS、棱鏡?！?p>

如國(guó)內(nèi)某公司目前的FMCW及激光雷達(dá)就采用了雙棱鏡掃描、MEMS掃描，摯感光子采用了棱鏡掃描，而光勺科技目前用的是機(jī)械掃描，明年會(huì)換成MEMS（光勺自己只做收發(fā)系統(tǒng)，掃描系統(tǒng)是外購(gòu)的）。

姚建說(shuō)：“要做長(zhǎng)探測(cè)距離，OPA只能跟FMCW搭配，但FMCW不一定非得跟OPA搭配。”

不過(guò)，各受訪者一致認(rèn)為，OPA是FMCW激光雷達(dá)最理想的掃描方案，“是終極形態(tài)”。

為什么大家如此看好OPA，它的優(yōu)勢(shì)在哪里？

OPA即光學(xué)相控陣,通過(guò)對(duì)陣列移相器中每個(gè)移相器相位的調(diào)節(jié),利用干涉原理（類(lèi)似的是兩圈水波相互疊加后，有的方向會(huì)相互抵消，有的會(huì)相互增強(qiáng)））實(shí)現(xiàn)激光按照特定方向發(fā)射。

（上圖摘自《智駕在前沿》）

包括摯感光子IC設(shè)計(jì)總監(jiān)吳雷在內(nèi)的多位專(zhuān)家都認(rèn)為，OPA沒(méi)有機(jī)械部件，是真正的固態(tài)掃描。

除OPA外，TOF激光雷達(dá)的Flash也被認(rèn)為是“純固態(tài)”，但實(shí)際上，F(xiàn)lash發(fā)射的是面陣光，沒(méi)有獨(dú)立的掃描部件。OPA與Flash的關(guān)鍵區(qū)別在于，“Flash像手電筒一樣，一下打出來(lái)就是一個(gè)面，光的能力比較分散，每個(gè)點(diǎn)上的能量很小，因而探測(cè)距離比較短；而OPA是點(diǎn)掃描，能力比較集中，因而可在同等功率下更實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的探測(cè)距離”。

（上圖摘自《智駕在前沿》）

姚建的解釋是：人在看東西的時(shí)候，盡管視場(chǎng)角很大，但有一個(gè)蚊子飛過(guò)來(lái)時(shí)，我的眼光馬上就聚焦（凝視）到這只蚊子身上了，我不需要逐行掃描;因?yàn)?，逐行掃描不僅效率太低，而且，在飛進(jìn)飛出的蚊子數(shù)量比較多的情況下，很容易有遺漏。OPA就相當(dāng)于，有100只蚊子飛過(guò)來(lái)后，我的光束能馬上聚焦到這100只蚊子身上，我每時(shí)每刻都如此聚焦，這樣就不會(huì)有目標(biāo)物被遺漏掉，而且效率特別高。

某TOF激光雷達(dá)廠商負(fù)責(zé)人并不認(rèn)可這一觀點(diǎn)：電子掃描還不會(huì)智能到這個(gè)程度吧。你已經(jīng)判斷出這有一只蚊子了，才聚焦于這個(gè)方向，這相當(dāng)于“先知道結(jié)果，再去追求過(guò)程”，你已經(jīng)知道目標(biāo)物及其位置了，為什么還要去掃描它呢？

奚先生也認(rèn)為，OPA不具備聚焦功能，“它原來(lái)是平行光，出去還是平行光，只不過(guò)換一個(gè)角度”。奚先生說(shuō)，OPA其實(shí)利用的是光的衍射相干原理，通過(guò)改變材料的折射率或介電常數(shù)實(shí)現(xiàn)光的偏轉(zhuǎn)，改變有多快，偏轉(zhuǎn)就有多快。

某TOF激光雷達(dá)廠商負(fù)責(zé)人稱(chēng)，理論上，OPA在成熟后，是可以作為光學(xué)鏡頭來(lái)使用的。

一位不愿具名的FMCW激光雷達(dá)公司創(chuàng)始人說(shuō)：“誠(chéng)然，F(xiàn)MCW不一定非得跟OPA搭配，但FMCW的收發(fā)系統(tǒng)需要用硅光技術(shù)來(lái)降成本，如果掃描模塊也用基于硅光技術(shù)的OPA，那收發(fā)和掃描的集成豈不是更容易了？”

Andy Sun也認(rèn)為，F(xiàn)MCW和OPA都需要通過(guò)硅光技術(shù)平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此，無(wú)論是剛開(kāi)始的兩個(gè)芯片，還是最終變成同一顆芯片，F(xiàn)MCW+OPA都是一個(gè)自然而然的技術(shù)選擇。

不過(guò)，盡管OPA被認(rèn)為是“最性感的終極路線(xiàn)”，但其實(shí)現(xiàn)的過(guò)程會(huì)比較漫長(zhǎng)。

姚建說(shuō)：“十年后，激光雷達(dá)一定是FMCW+OPA，但OPA現(xiàn)在還停留在實(shí)驗(yàn)室里?！?p>

上述不具名人士說(shuō)：“在2030年之前，F(xiàn)MCW+OPA的方案都很難成熟?！?p>

2.掃描跟收發(fā)的集成

既然OPA跟發(fā)射端都是基于硅光技術(shù)平臺(tái)做，那么，將兩個(gè)模塊集成到一起，就成了題中應(yīng)有之義。這并非一個(gè)大膽的猜想，而是已經(jīng)有公司在這么實(shí)踐了。

微源光子董事長(zhǎng)兼總經(jīng)理朱曉琪說(shuō)，將OPA掃描部件跟相干光路、探測(cè)器集成到同一個(gè)硅片上，是通信產(chǎn)業(yè)已經(jīng)在做的事情了。接下來(lái)，只要能解決將三五族芯片（激光器）跟硅基芯片的集成問(wèn)題，將掃描和收發(fā)集成到一起，就是一個(gè)自然而然的結(jié)果了。

業(yè)界普遍認(rèn)為，英特爾的FMCW激光雷達(dá)中，掃描系統(tǒng)就跟激光收發(fā)系統(tǒng)集成到同一顆芯片上了。

為什么英特爾可以做到？一位FMCW激光雷達(dá)公司創(chuàng)始人向筆者介紹道：“英特爾的硅光上面是帶光源的（只有他們有這個(gè)東西），所以他們的硅光已經(jīng)不再是傳統(tǒng)意義上的硅光了，因?yàn)樗厦婕扔辛谆熞灿泄?，它的硅光，我覺(jué)得應(yīng)該叫做‘異質(zhì)光’，就是兩不同的異常的材料。所以，只有他們能走這個(gè)路線(xiàn)?！?p>

不過(guò)，據(jù)稱(chēng)硅谷公司LightIC也在嘗試這條技術(shù)路線(xiàn)了。

國(guó)內(nèi)公司中，洛微CTO Andy Sun人等均稱(chēng)，這也是他們努力的方向。

據(jù)Andy Sun的說(shuō)法，毫米波雷達(dá)的掃描跟收發(fā)就是集成到一起的，而它的調(diào)制方式就是FMCW。

由于掃描系統(tǒng)可以跟收發(fā)系統(tǒng)集成到一起，光勺CEO姚建多次強(qiáng)調(diào)，F(xiàn)MCW激光雷達(dá)“可實(shí)現(xiàn)比TOF更高程度的芯片化”，姚建甚至將其稱(chēng)為“真正的芯片化”。

不過(guò)，朱曉琪曾在之前的演講中指出，OPA跟光源之間的耦合會(huì)有一個(gè)很大的插損，“這是整個(gè)業(yè)界都很難解決的問(wèn)題”。而這一難題的解決進(jìn)度，將在很大程度上決定FMCW激光雷達(dá)“真正的芯片化”的進(jìn)度。