自动驾驶汽车疾驰中精准避障、无人机山林间速绘三维地图…… 这些场景的核心是激光雷达测距系统，而单光子探测器正是让系统在复杂环境中如“超级鹰眼”般精准感知的关键。

 

激光雷达测距系统——精密协作的“探测军团” 

激光雷达测距系统就像一个精密协作的“探测军团”，由多个关键成员组成。激光发射模块是军团先锋，让激光束以最合适的状态出击；光学扫描模块是侦察兵，负责角度大、精度高、速度快的扫描；接收模块如同情报员，负责收集从目标反射的光信号，传递至光电探测器转化为电信号并放大、滤波，让信号更清晰。控制与数据处理模块是军团的大脑，协调工作，整合数据，绘制三维空间图像，生成全面的环境信息。

 

激光雷达测距系统

激光雷达测距原理——关于光速的计算

激光雷达通过精确测量激光从发射到接收的时间差（Time of Flight，ToF）来计算目标物体与自身的距离。根据公式（其中S表示距离，c表示光速，表示时间差），只要测得时间差就能算出距离。激光持续扫描周围环境，大量的距离和角度数据被收集起来，经过整合构建出周围环境的三维点云图，清晰地呈现出周围物体的形状、位置和大小。

ToF法激光测距原理

 

除了ToF方法，还有连续-相位测试法，通过测量调制激光的相位差来计算距离，适用于一些对精度要求高、距离较短的场景。

连续-相位测试法激光测距原理

 

单光子探测器模块——突破极限的“侦察尖兵” 

传统激光雷达接收模块搭载的探测器受限于灵敏度阈值，在捕捉微弱反射光信号时往往力不从心。单光子探测器则从根本上解决了这一难题，凭借量子级探测灵敏度，可精准捕获单光子量级的微弱信号，使激光雷达系统在面对极弱反射光场景时仍能实现高效的信号采集与处理。

漫反射信号损耗

 

激光雷达系统需要对大量的激光脉冲进行快速处理，要求探测器能快速响应。基于盖革模式和雪崩机制，单光子探测器能够在极短的时间内对单个光子做出响应，并实现105~107的增益效果。同时结合时间相关单光子计数（TCSPC）可以将由光子组成的回波波形探测转换为针对单个回波的光子事件计数，确保激光雷达可以高速、准确地获取环境信息，满足自动驾驶等实时性要求较高的应用场景。

单光子探测器：雪崩机制及脉冲累计计数

 

未来｜无限可能的科技新篇

随着科技的不断进步，单光子探测器在性能上不断突破，为激光雷达系统带来了更广阔的应用前景。维度自研的硅基单光子探测器探测效率高达60%，死时间低至30 ns，暗计数率低至100 Hz，后脉冲概率低至1%。优越的性能让激光雷达在夜间、雨雾等恶劣环境中，也能清晰 “看见”远处车辆、山林地形。相信在未来，单光子探测器将持续推动激光雷达技术的发展，为更多行业带来创新与变革。

 

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