CCD 或 CMOS 圖像傳感器使用的是 PN 型二極體，更容易做到低成本和高像素，但是增益較低，動態範圍窄。製作CCD/CMOS的半導體材料主要是Si，用於可見光波段的探測。
APD 是雪崩二極體, 其原理類似於光電倍增管，在加上一個較高的反向偏置電壓後 (在矽材料中一般為 100 到 200 V)，利用雪崩擊穿效應, 可在 APD 內部獲得電流增益。APD的量子效率可達 90%以上，有很好的微弱信號探測能力，具有量子響應度高、響應速度快、線性響應特性好等特點。製作APD的半導體材料有Si、Ge、InGaAs、HgCdTe，可以工作在可見光波段和近紅外波段。
APD 的工作模式分為線性模式和蓋革模式兩種。當 APD 的偏置電壓低於其雪崩電壓時, 對入射光電子起到線性放大作用, 這種工作狀態稱為「線性模式」。在線性模式下，反向電壓越高，增益就越大。APD 對輸入的光電子進行等增益放大後形成連續電流，獲得帶有時間信息的雷射連續回波信號。當偏置電壓高於其雪崩電壓時，APD 增益迅速增加，此時單個光子吸收即可使探測器輸出電流達到飽和，這種工作狀態稱為「蓋革模式」。 在蓋革模式下，雷射發射的同時產生一個計時開始信號（start），當光子回波到達時產生一個CMOS 兼容的電壓脈衝(stop)，該脈衝使讀出電路時間測量單元停止計數，使光脈衝到達的時間數位化，同時降低偏置實現雪崩淬滅，數據經傳輸處理獲取目標三維距離信息。
美國 APD 陣列的能力全球領先，主要研究機構包括美國 MIT 林肯實驗室、波音 Spectrolab 公司、Princeton Lightwave 公司等。我國 APD 線性陣列探測器已經可以量產，但面陣 APD 探測器研究尚處於起步階段，國內公開發布面陣 APD 探測系統像素數量較低，由於受到相關器件和半導體光電探測器生產工藝的限制，以及國外對高靈敏度探測器的技術封鎖，國內的大部分還處於理論和實驗驗證的階段，大部分關鍵技術和國外相比有較大的差距。國內主要研究機構包括中電 44 所、電子科技大學、上海技術物理所、上海光機所、清華大學、哈爾濱工業大學等，其中中電 44 所可以量產APD 陣列。
為了規避 APD 陣列的技術難度和國外禁運限制，同時降低成本，國內機構 也開展了Si 基的CCD/CMOS探測器陣列的研究，主要有哈工大、浙大、中科院半導體所，其中工程化方向走的比較快的是中科院半導體所和浙大。
（3）光學掃描器
掃描式雷射雷達會用到光學掃描器，MEMS雷射雷達以MEMS振鏡為掃描器，相控陣雷射雷達以相控陣器件為掃描器。相控陣雷達的掃描器最難實現，其最大的問題在於如何改變各個單元的相位，通過電光效應、電吸收效應、自由散流效應、液晶等等，目前還沒有既成本低又效果好的解決方案。
（4）光學天線
光學天線是用來發射和接收光波的器件，通常發射端用勻光透鏡，接收端用聚焦透鏡，但也有別出心裁者把鏡頭組換成晶片上的納米天線，進一步降低成本，例如以色列初創公司 Oryx發射端採用長波太赫茲紅外雷射脈衝，接收端使用納米天線陣列接收返回信號。