毫無疑問，技術(shù)創(chuàng)新正在重塑汽車行業(yè),。將汽車轉(zhuǎn)變成智能機(jī)器的概念,，提供了終極的出行便利性,，同時(shí)也顯著提高了安全性,，著實(shí)極具誘惑且令人興奮。將激光雷達(dá)（LiDAR）技術(shù)融合到自動(dòng)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(dá)已經(jīng)在消費(fèi)電子領(lǐng)域的無數(shù)3D深度感測應(yīng)用中證明了其準(zhǔn)確性和可靠性,。
目前,，激光雷達(dá)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)體積往往較龐大，且沒有設(shè)計(jì)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(shí),，在這些測試車輛的后備箱里還裝滿了影響日常使用的計(jì)算機(jī),。其挑戰(zhàn)在于成本和性能之間的平衡。目前的激光雷達(dá)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(shí)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(dá)系統(tǒng)的整體信噪比至關(guān)重要。光子信號不足的系統(tǒng)需要盡可能最好的光學(xué)器件,，以便實(shí)現(xiàn)100米以上長距離探測,，以及應(yīng)對雨、霧,、雪等各種不利的光照條件,。每個(gè)光子的丟失，都會(huì)對激光雷達(dá)系統(tǒng)的性能帶來負(fù)面影響,。從光學(xué)角度來看,，激光雷達(dá)系統(tǒng)面臨的主要挑戰(zhàn)與信噪比有關(guān)：
－ 明亮的光線會(huì)增加噪音
?。?雨,、霧,、雪等不利條件會(huì)導(dǎo)致信號減弱
上述兩種不利因素都會(huì)導(dǎo)致激光雷達(dá)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(xué)組件開始,。
汽車耐久性要求
激光雷達(dá)系統(tǒng)光學(xué)元件的另一個(gè)關(guān)鍵特性，是它們需要滿足汽車耐久性要求,。溫度,、濕度、振動(dòng)和紫外線輻射共同構(gòu)成了一個(gè)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(dá)系統(tǒng)和外部環(huán)境之間的接口。
激光雷達(dá)系統(tǒng)典型的光學(xué)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(kuò)散片
?。?用于光束操縱的光學(xué)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(xué)元件的開發(fā)重點(diǎn)是在激光雷達(dá)系統(tǒng)和外部之間創(chuàng)建一個(gè)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(huì)低估光學(xué)設(shè)計(jì)方面所面臨的挑戰(zhàn),，嘗試使用廉價(jià)的塑料窗口，或?qū)⑾到y(tǒng)安置在前大燈總成內(nèi)或擋風(fēng)玻璃后方,。這些方案都不適用于基于高性能激光器的光學(xué)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(jì)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(nèi)對近紅外入射光具有高透射率
預(yù)先針對腔內(nèi)探測應(yīng)用設(shè)計(jì)擴(kuò)散片等光整形器件。腔內(nèi)探測的關(guān)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(dá)系統(tǒng)應(yīng)用線擴(kuò)散片,，將光束轉(zhuǎn)換成線光源,，然后使用MEMS微鏡或機(jī)械鏡進(jìn)行垂直掃描。
激光雷達(dá)系統(tǒng)是高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）和自動(dòng)駕駛所需的整體傳感套件的關(guān)鍵要素,。如果系統(tǒng)架構(gòu)師和制造商能夠克服當(dāng)前面臨的技術(shù)和成本挑戰(zhàn),，那么我們可以期待激光雷達(dá)在短期內(nèi)的大量應(yīng)用。這為光學(xué)元件制造商開辟了一個(gè)全新的市場,。在可接受的成本范圍內(nèi)對高性能光學(xué)涂層的需求,，將使那些具有一定的規(guī)模和車規(guī)級質(zhì)量系統(tǒng)的公司成為高要求汽車行業(yè)的可靠供應(yīng)商。符合標(biāo)準(zhǔn)的供應(yīng)商不多,，需要滿足嚴(yán)格的質(zhì)量要求,，橫跨多個(gè)市場、歷經(jīng)數(shù)十年的應(yīng)用驗(yàn)證和獲得市場認(rèn)可的專業(yè)技術(shù),。
除了大眾汽車市場,，激光雷達(dá)還可以成為其它運(yùn)輸車輛的關(guān)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(yīng)用可能有利于其中有限的一些用例,，不會(huì)在紛亂的環(huán)境中面對所有復(fù)雜的駕駛狀況,。