激光雷達(dá)將激光光學(xué)和大氣光學(xué)有效結(jié)合，協(xié)調(diào)融合了傳統(tǒng)雷達(dá)、光機(jī)電一體化和電算等前沿技術(shù)，對(duì)物理學(xué)的各大領(lǐng)域都有所涉及，是物理學(xué)的前沿應(yīng)用技術(shù)之一。目前激光雷達(dá)家族龐大，分類標(biāo)準(zhǔn)也很多，可以按搭載激光器、功能用途、探測技術(shù)等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行不同的分類。

由于激光雷達(dá)的分辨率和靈敏度高、抗觀測背景的干擾性強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)全天時(shí)觀測，可以廣泛應(yīng)用在環(huán)境監(jiān)測、地形測繪、高空探測、軍事應(yīng)用、民用汽車等領(lǐng)域。

激光雷達(dá)的工作原理與雷達(dá)非常相近，以激光作為信號(hào)源，由激光器發(fā)射出的脈沖激光，打到地面的樹木、道路、橋梁和建筑物上，引起散射，一部分光波會(huì)反射到激光雷達(dá)的上，根據(jù)激光測距原理計(jì)算，就得到從激光雷達(dá)到目標(biāo)點(diǎn)的距離，脈沖激光不斷地掃描目標(biāo)物，就可以得到目標(biāo)物上全部目標(biāo)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，用此數(shù)據(jù)進(jìn)行成像處理后，就可得到的三維立體圖像。

機(jī)械式激光雷達(dá)

機(jī)械式激光雷達(dá)存在精密裝配困難、系統(tǒng)龐大等缺點(diǎn)，目前價(jià)格仍然居高不下。為了突破這一缺陷，研究者們提出了諸多的解決方案。20世紀(jì)90年始出現(xiàn)Flash 3D成像激光雷達(dá)，也出現(xiàn)了通過液晶實(shí)現(xiàn)的光學(xué)相控陣結(jié)構(gòu)，21世紀(jì)初出現(xiàn)了MEMS類型的激光雷達(dá)組件，迄今各種方案競相追逐，不斷發(fā)展。MEMS器件作為機(jī)械式向固態(tài)LiDAR過渡的解決方案，具有一定程度的小型化、響應(yīng)速度較快的特點(diǎn)，且MEMS功能性結(jié)構(gòu)能夠忍受熱壓，因此可以承受相對(duì)較高的激光能量，但是由于MEMS結(jié)構(gòu)單元尺寸較大，存在機(jī)械振動(dòng)、旋轉(zhuǎn)，受環(huán)境因素影響較大。針對(duì)全固態(tài)激光雷達(dá)發(fā)展需求，F(xiàn)lash激光雷達(dá)可對(duì)目標(biāo)一次照射成像，成像質(zhì)量終取決于面陣探測器的性能，但是數(shù)據(jù)龐大，一次成像速度較慢。液晶光學(xué)相控陣器件在空間光調(diào)制器領(lǐng)域商業(yè)化應(yīng)用成熟，具有全固態(tài)、便宜、可大面積制作等特點(diǎn)，但是響應(yīng)速度較慢、光束可偏轉(zhuǎn)角度較小。數(shù)十年來，集成光波導(dǎo)相控陣芯片作為全固態(tài)、小型化LiDAR有潛力的解決方案得到了廣泛的研究，硅基光學(xué)相控陣激光雷達(dá)具有CMOS兼容的特點(diǎn)，價(jià)格便宜，但是熱光效應(yīng)的掃描速度仍有待提升，可以采用硅基等離子體色散效應(yīng)的相位調(diào)制器來滿足更高速的應(yīng)用需求。