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大部分人都将激光雷达与纯视觉对立起来，实际上Flash固态激光雷达可以视为纯视觉的一种，它还有另外一个名字，就是3D 相机，只不过相对传统摄像机，它的像素过于稀疏了。激光雷达也可以是纯视觉系统中传感器的一员，Flash激光雷达一般是全局快门型，与传统摄像头的区别是，它主动发射激光，接收反射回来的光，可以用TDC得到点云，也可以根据光强得到强度信息即灰度图像，也可以是带深度信息的3D图像。
来源：灵明光子
比如光鉴科技的3D相机，使用灵明光子的SPAD。
图片来源：灵明光子
它可以输出四种模式，Range就是激光雷达点云、灰度模式（近似传统相机）、ECHO和直方图，这种严格叫DTOF相机，最大特色是精度不随距离而变化。
传统摄像头接收自然光线到达物体反射回来的光线，光电效应转换为电流再调制为电压信号，再用ADC转换为数字灰度图像，用插值获得色彩，二者本质上并无区别，只不过一个包含了深度信息，一个只有2D信息。
图片来源：速腾聚创
速腾聚创的Flash激光雷达E1，置于车侧，与角毫米波雷达竞争，体积和传统双目摄像头差不多，外观也差不多，如果不是业内人士，在大众看来就是个摄像头。它是全芯片设计，完全无转动机械，绝对纯固态。
图片来源：速腾聚创
相比毫米波雷达，Flash激光雷达好处是垂直FOV比毫米波雷达略高，毫米波雷达探测一般是75°，但价格还是比毫米波雷达高，因此市场还没打开。
Flash激光雷达最大缺点是有效距离太近，无法做远距离应用，不过近来VCSEL技术持续演进，这个缺点有望在2-3年内克服，届时我们将看到几乎和摄像头完全一样的激光雷达，当然也可称之为3D摄像头。马斯克的SpaceX就使用大功率激光雷达（3D相机）为飞船降落火星或其他行星表面时提供3D图像，有效距离有几十公里。
图片来源：欧司朗
Flash激光雷达非常简单，分激光发射阵列和接受阵列两部分，其中发射阵列主流是VCSEL，接收阵列一般是SPAD阵列，光源配合良好的情况下，SPAD阵列可以轻易做到数公里乃至几十公里有效距离，像素数目前很低，一般是索尼的IMX459，大概10万像素，不过佳能最高可以做到320万像素，当然成本太高，还无法用于汽车上。
法雷奥和华为都使用索尼的IMX459做激光雷达。
图片来源：Valeo
问题不在SPAD上，问题在VCSEL上，影响激光雷达探测距离的主要因素，除了探测器灵敏度，在光学透镜大小固定的前提下，发射端的因素主要来源于激光器的功率（Power），功率密度（Power density），亮度（Brightness）。VCSEL之所以不支持远距离Flash激光雷达，一是功率不足，二是成像质量较差，BPP值太高，即使勉强做了远距离，信噪比也太低，和传统激光雷达比没有优势。
回顾历史，第一代商用车载激光雷达比较自然的采用了当时比较成熟的1550 fiber laser或者905 EEL等大功率激光器，因为技术成熟且天然功率高，功率密度大，亮度大。但它们各自有很难克服的缺点，比如fiber laser体积大，成本贵；EEL温度稳定性差，光斑是椭圆需要额外整形，可靠性风险也较大。这些都成为限制激光雷达性能和成本的瓶颈，在今天同时卷技术和价格的时代，已经无法满足要求。
VCSEL在手机等消费电子产品成功大规模应用后，也开始挺进车载激光雷达应用。其温度稳定性好，可靠性冗余高，光斑圆形，成本低等优点，开始受到了主流激光雷达厂商的青睐。目前主流车载激光雷达都是用VCSEL。
2024年2月，常州纵慧芯光在Nature Communications发表了一篇文章“Antireflective vertical-cavity surface-emitting laser for LiDAR”，论文链接https://www.nature.com/articles/s41467-024-51975-6即增透腔面发射激光器（AR-VCSEL），这也是国内激光领域商业公司在nature上首发论文，应该也是nature上首篇有关Flash激光雷达的论文。
该文提出了全新的增透腔概念，颠覆了传统的面发射激光器结构，并在实验上取得了巨大成功。AR-VCSEL大幅刷新了VCSEL小发散角，亮度和单模功率的世界记录，大幅甚至数倍领先国际顶尖厂商性能，克服了传统VCSEL亮度的不足，为VCSEL在全距离特别是远距离车载雷达中的应用扫清了障碍。
图片来源：常州纵慧芯光
AR-VCSEL探测距离在200米以上，国内大部分车型搭载前向主毫米波雷达的都是博世的MRR毫米波雷达，有效距离不过175米。
图片来源：常州纵慧芯光
AR-VCSEL是对VCSEL一维驻波电场基本结构的创新，通过引入增透区和储光区，突破了多年来行业默认的VCSEL结构，摆脱了传统长腔VCSEL多纵模问题的困扰。在不增加谐振腔的总长度情况下可以大幅降低了氧化限制因子，确保了单纵模的同时大幅降低发散角，可以达到氧化孔的衍射极限。亮度实现数倍甚至一个数量级的增加。基于AR-VCSEL的激光雷达可以轻松突破300 m探测距离，且仍然有较大上升空间。AR-VCSEL一问世就创造了VCSEL领域多项世界纪录，包括小发散角（4.1° in FWHM or 8.0° in D86 full angle）、高亮度（> 40 kW·mm-2sr-1）和单横模光功率（28.4 mW）等，显著提高了VCSEL-based LiDAR的探测距离和分辨率。
图片来源：常州纵慧芯光
BPP是激光领域核心指标，BPP定义：焦点处光束半径和远场发散角的乘积。激光光束的光束参量乘积（BPP）是光束半径（束腰处）与半发散角（远场）的乘积。常用单位为 mm mrad（毫米乘以毫弧度）。BPP通常用来表征激光光束的光束质量：光束参量乘积越大，光束质量越差。若定义非高斯光束的BPP需要重新定义光束半径和发散角。衍射极限高斯光束能达到的最小光束参量乘积为λ / π。
BPP和波长无关，简单地说，BPP值越大，意味着发散角越大，不够聚焦。BPP值越小，发散角越小，激光质量越高。
D是发射镜transmitting lens的直径，R是到目标的距离，X是精度，值越小越好，比如你要在200米距离上，空间精度依然达到10厘米，即0.03的角分辨率，那么BPP值要低于6.25。
VCSEL发展趋势，图片来源：Waymo
Waymo对Flash激光雷达也颇感兴趣，上图是Waymo的预测。
图片来源：Waymo
目前Robotaxi仍然使用传统360机械激光雷达，并没有使用目前量产车使用的激光雷达，因为量产车首先考虑成本，其次才是性能，所以光源一般都选择VCSEL或选择数量较少的EEL激光LD（laser diode），从图上我们也能看出传统360机械激光雷达用的EEL功率和BPP都更好，Robotaxi更在意性能而非成本，所以没有使用VCSEL，但随着AR-VCSEL的普及，未来Robotaxi也很大可能使用VCSEL作为光源。
图片来源：Waymo
BPP值太高，光束发散性强，不够聚焦，表现之一就是出现强光污染窗口。
AR-VCSEL的出现，让激光雷达领域可能出现革命性的转变，一个是目前量产的L2级激光雷达性能大幅度提升，达到L4或者Robotaxi级别；另一个是让远距离Flash激光雷达成为可能，VCSEL和SPAD都是半导体制造工艺，一旦量产，成本可以大幅度下降，100美元的高质量激光雷达有可能问世。此外，随着SPAD像素数的增加，激光雷达更接近摄像头的稠密图像特征，这让两者融合会更加有效率，性能可显著提升，即便是强调纯视觉的特斯拉也有可能使用激光雷达。
激光雷达漫长的低谷期让国外的激光雷达厂家几乎全部阵亡，速腾聚创和禾赛成为激光雷达双雄，而自动驾驶亦是如此，国外的自动驾驶研究差不多都处于停滞状态，唯有中国还是异常火热，电动车和自动驾驶都将是中国人处于霸主地位。
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