不同原子自发辐射产生的光子在频率、相位、偏振方向及传播方向上具有随机性。 白炽灯的工作原理就是基于自发辐射，通电后白炽灯灯丝中高能态电子数增多，频繁地发生自发辐射产生大量光子。 VCSEL是指垂直腔面发射器，从垂直二字我们可以看出，这种激光二级管是发射光垂直于半导体芯片表面的单片激光谐振器。 VCSEL光束形状为圆形斑点、腔长短，易于实现单纵模、易于集成、耗能低、可靠性强，在传感领域有较大的优势。 3D TOF向场景中发射调制后的红外光信号，再由传感器接收场景中待测物体反射回来的光信号，根据曝光时间内的累计电荷计算发射信号和接收信号之间的相位差，从而获取物体的深度，此技术也叫iTOF。 扫描光学器件用来负责垂直方向扫描，可旋转多面棱体负责水平方向扫描。
光纤激光器和半导体激光器一样，都是由能产生光子的增益介质，对增益介质进行激励的泵浦源，使光子谐振放大的光学谐振腔三部分组成。 办法之一就是在增益介质前后两端加上两个反射镜，其中一端是全反射镜，另一端是部分反射镜，这一结构被称为谐振腔。 当受激辐射发生后，方向合适的光子会在两个反射镜之间反复横跳，多次经过增益介质，使增益介质内部反复产生受激辐射，如图5所示。
AT128扫描模块为转镜方案，因为有实实在在的128个激光器，所以只需要一维转镜即可，负责水平视场角扫描。 但是VCSEL的缺点是功率密度低，比EEL低一个数量级，而在功率密度低而想提高探测距离的就只能选用效率及灵敏度更高为探测器，为此AT128里选用的是SiPM探测器。 从市场份额来看，禾赛科技、速腾聚创、图达通无疑是激光雷达行业的头部三熊，各家的主流产品AT128、RS-Lidar-M1和Falcon已经得到部分主机厂管理层的认可，本篇文章，笔者就对这三款产品进行一个基本介绍。 BRAND NEW PORN SITE SEX 有矛就有盾，1550nm激光雷达的盾就是雨天，据部分公司的实测数据显示：2毫米厚的水层，不对，应该叫水薄膜都能将1550nm激光的90%能量吸收掉，这意味这小雨天要慎用、中雨及大雨用不了。 任何一种光都有波长，激光也不例外，激光雷达最常使用的波长为905nm和1550nm，主流激光雷达波长如表2所示。 限制层两侧是上下反射镜，通常采用N型和P型布拉格光栅（N-DBR/P-DBR）作为谐振器反射镜。 （3）跃迁假设：在不同定态之间跃迁，会辐射或吸收一定频率的光子，辐射或吸收光子的能量由这两个定态的能量差决定。 中长期来看，VCSEL在汽车、消费电子、通信基础设施、工业等领域都存在应用空间。
发射功率高带来的最直接好处就是探测距离将更远，不信你看使用一个1550nm激光器的图达通的猎鹰灵动版激光雷达，在10%反射率的前提下，测距能力达到250m。 而使用了905nm激光器的速腾聚创的RS-Lidar-M1激光雷达，在10%反射率的前提下，测距能力只有150m。 光纤激光器与半导体激光器的最大不同在于增益介质，半导体激光器使用的增益介质是半导体，而光纤激光器使用的增益介质是光纤。 此外，除了消费领域及汽车场景，大功率、高性能VCSEL的研发，让工业成为应用VCSEL另一个主要发力的方向，例如环境监测、智能物流等基础设施。 车载LiDAR同样是发射激光信号完成3D测距，由激光发射装置、光学接收装置和信号分析装置三部分组成。 激光雷达技术起源于20世纪60年代，是一种环境感知传感器，也是雷达技术与激光技术的结合，利用激光来实现精准获取三维位置的测距传感技术。 EEL是在芯片的两侧镀光学膜形成谐振腔，由于谐振腔与衬底（晶圆片）平行，因此EEL沿平行于衬底表面发射激光。 但是与现有红外技术EEL和IRED相比，尽管 VCSEL 技术具有诸多优势，但并非自动适用于所有行业的通用解决方案，而是对艾迈斯欧司朗对光电半导体红外产品组合的补全扩展。
通过对比dTOF（LiDAR）与iTOF的区别，可以发现dTOF（LiDAR）具有测量场景中物体的距离的优势：深度信息计算量小、抗干扰性强、测量范围远、激光速率快。 由于激光本身具有单色性好、亮度高、分辨率高、灵敏度高等特性，使得以激光为载波的激光雷达具有距离分辨率高、速度分辨率高、抗干扰能力强、体积小且不受无线电干扰等环境感知优势。 经过激光雷达处理器解算可得到被观测物的立体稠密点云坐标数据，而这些高精度多维数据经过特定算法可解算出被观测物距离、方向、速度、姿态等重要参数。 因其制造成本低、数据处理简单、响应快、光照不敏感等特点，被广泛应用于游戏娱乐、虚拟现实、动作识别与跟踪、机器人自主导航、工业自动化装配等领域。 随着人工智能、5G技术的逐渐普及以及自动驾驶、ADAS智能辅助驾驶系统和车联网等多方面的需求推动，TOF技术获得迅速发展。 广告时间：我们作者历时两年整理的一本自动驾驶领域科普书籍，从硬件、软件和行业三个维度全面科普自动驾驶，有需求有能力的小伙伴多多支持，不胜感激。 2021年是M1这颗激光雷达的高光时刻，到这一年的年底，共获得约40余款车型定点，成为当时拿到车企前装定点最多的激光雷达企业，后来禾赛科技AT128量产后，这一局面才被打破。
半导体激光器的发光机理上文已经介绍过，泵浦源常为电激励方式，而光纤不能够直接实现电光转换，因此泵浦源常采用光激励方式，来实现光光转换，光纤激光器最常用的泵瀑源就是半导体激光器。 VCSEL是在芯片的上下两面镀光学膜，形成谐振腔，由于谐振腔与衬底垂直，能够实现垂直于芯片表面发射激光。 原子中处于高能态的电子，在没有任何外界光子作用下，有一定概率会自发地从高能态向低能态跃迁，损失的能量会以光子的形式辐射出来，这个过程称之为自发辐射，如图2所示。 而应用到车载激光雷达，期望工作距离在几百米，需要更大功率的VCSEL，也将对其芯片和封装的散热设计提出新的要求。 EEL是成熟的激光器，功率及光电效率较高，性能稳定可靠，生产过程中也无甚瓶颈。 TOF技术中两种核心的红外技术，根据激光芯片的结构，半导体激光器可分为边缘发射激光器（EEL）和垂直腔面发射激光器（VCSEL）。 激光雷达产业链应用广泛，涉及大气环境监测、无人机、汽车内手势识别、驾驶员监控、自动驾驶、工业测绘的等技术领域。 在国家发改委2020年首次官方明确的”新基建”七大板块中，激光雷达（LiDAR）作为终端传感器设备，在自动驾驶、车路协同等智能交通、智慧城市领域的作用不断凸显。 前面五篇文章，笔者详细介绍了激光雷达不同技术路线的工作原理，而用这些技术路线组合出来的主流产品具有什么样的性能，其实是主机厂更关心的话题。
