在 2023 年 4 月號的《ADAS & Autonomous Vehicles International》雜誌中，Sabbir Rangwala 博士發表了一篇關於激光雷達（LiDAR）傳感器微型化的封面特色文章。
LiDAR微型化的主要障礙在於其所使用的激光技術。從電子產生稱為光子的光粒子是一個複雜且效率低的過程。20世紀90年代，電信革命在將半導體激光器從研究實驗室推進到大規模生產設施並將其整合到陸地和海底光纖網絡中發揮了關鍵作用。然而，LiDAR由於需要在自由空間中傳輸激光能量，因此面臨獨特的挑戰。
在LiDAR中發送和接收激光信號的過程效率低下，因為它受到大氣吸收和與傳輸距離有關的光學連接損失的影響。實現高分辨率圖像和快速幀率覆蓋廣泛視場（FoV）需要半導體激光難以提供的功率水平。這導致採用光學放大技術（使用光纖激光器）、使用大型激光陣列（例如VCSELs）或在時間和空間上共享激光能量（通過掃描機構）等技術。
安全性是一個重要關注點，尤其是涉及到人眼的情況。一些LiDAR系統使用波長在800-900nm範圍內的激光，對於眼睛的安全性有限。使用1,300-1,500nm的激光可以提高安全性，但仍然存在維持特定性能水平所需的最大安全功率密度的限制。設計安全的解決方案需要笨重的系統封裝和專用光學元件。
激光系統以其效率低下和對溫度的敏感性而聞名。激光器使用的電能中的大部分（約70-80％）被轉化為熱量，需要有效的管理策略。汽車溫度變化帶來額外的挑戰，導致激光波長變化並進一步降低效率。常用於激光器的III-V半導體（例如GaAs或InGaAs）在較高溫度和潮濕環境中降解更快。為了應對這些問題，需要使用主動冷卻和更複雜的封裝解決方案。
在更廣泛的LiDAR系統背景下，成功的微型化需要使用多種材料進行混合集成：複雜的III-V半導體、基於矽的電子元件、玻璃纖維、大型光學元件（例如聚焦鏡頭和隔離器）、掃描機構、有效的熱管理和複雜的封裝方法。
視野（FoV）的問題在於目前的固態方法中正在解決，這些方法不涉及移動部件。有兩種主要方法來實現這一目標：
VCSEL-SPAD方法受益於在智慧型手機中開發、商品化和集成ToF（飛行時間）LiDAR技術的進展，通常在905/940nm波長下運作（確切值可能會有所不同並且是專有的）。另一種技術涉及使用一種稱為光學相位陣列（OPAs）和波長分散的組合來進行光學掃描，該技術在芯片尺寸的矽光子學平台中實現，而Analog Photonics則是該領域的一個著名參與者。該平台與FMCW（調頻連續波）相干LiDAR兼容，該技術可同時測量範圍和徑向速度，並在1,500nm波長帶內運作。
PreAct專注於機艙內和面向道路的短程LiDAR。他們的方法是創新的，使用低成本、現成的CCD陣列和LED光源（而非雷射）來生成基於間接飛行時間（iToF）原則的3D圖像，類似於遊戲應用程序中使用的原則。他們的TrueSense T30 LiDAR以驚人的高幀率150Hz運作，這對於需要快速反應的短程應用，如盲點避障和行人安全，至關重要。該設備的尺寸包括一個8MP RGB相機和將可見光和3D影像合併的電子元件。通過消除RGB傳感器，可以進一步減小尺寸。
TriEye的SEDAR（光譜增強檢測和測距）是一種閃光LiDAR系統，採用基於1.3Mp CMOS的鍺硅SWIR檢測器陣列和內部開發的、Q開關、高峰值功率、固態泵浦二極管雷射，以照亮整個視野。較高波長提供更大的眼睛安全邊緣，可以使用更高功率的雷射。
Opsys採用獨特的電子可定址高功率VCSEL和SPAD陣列來實現無可動部件的固態LiDAR。該系統可以在汽車溫度範圍內運作，無需任何形式的主動冷卻或溫度穩定。
Hesai正在積極為多個汽車客戶生產AT128長程LiDAR（使用機械掃描的HFoV）。FT120是一款完全固態LiDAR，採用電子掃描VCSEL和SPAD陣列，針對短程應用進行了優化（盲點檢測、機艙內等）。該公司於2023年1月上市，目前處於休整期。這表明他們的LiDAR技術仍在不斷發展中。
