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发布时间:2026-08-23 11:44:10

集成光学相控阵激光雷达长期面临一个根本性的两难困境:若将光学天线紧密排列以满足大视场需求,相邻天线之间会产生强烈的倏逝波耦合和串扰,导致发射光束失真;若将天线间距拉大以避免串扰,则会在远场产生多余的光栅瓣(虚假杂散光斑),传感器识别到伪光斑会造成测距误判。麻省理工学院(MIT)研究团队在2026年给出了这一难题的优雅答案——设计了一组由三种不同几何形状构成的天线。这些天线的宽度、波纹尺寸和波纹排列方式各不相同,每根天线都拥有独特的传播系数。当传播系数迥异的天线被紧密排列时,每根天线基本上都“看不见”相邻的天线,因此不会产生耦合。与此同时,团队通过精密设计确保所有天线在发射特性上保持完全一致。实验表明,在传统OPA中耦合率约为*,而新设计中耦合率降至约1%,同时仍能产生单一且*的光束。这项工作解决了集成光学相控阵中长期存在的一个重要挑战,为制造紧凑、低成本且无机械部件的下一代固态激光雷达提供了关键芯片技术。光学相控阵配合波长分集技术可扩充通信系统容量。光学相控阵成品

一维光束扫描(只水平或垂直方向)相对容易实现,而实用化的激光雷达和成像系统要求二维视场覆盖(即同时具备方位角和俯仰角扫描能力)。目前实现二维扫描主要分为两种技术路径:其一是“一维相控 波长调谐”方案,即利用相位控制完成横向(X方向)偏转,同时利用光栅发射器的波长色散特性(衍射角随波长变化)实现纵向(Y方向)偏转。该方案只需一维相位阵列,配合可调谐激光器(如DFB激光器或外腔激光器)即可在二维平面内形成Lissajous扫描轨迹,系统简洁,但受限于激光器的调谐范围和速率,纵向扫描帧率通常较低且与横向不同步,限制了实时成像性能。分析光学相控阵雷达光学相控阵为星间激光通信提供了快速建链手段。

传统光学相控阵大多工作于单波束模式,即同一时刻只产生一个主瓣用于扫描或跟踪单一目标。然而,在许多新兴场景中(如多用户室内光通信、多目标激光雷达和并行光互连),单波束的串行处理能力严重限制了系统吞吐量和响应速度。因此,单独多光束生成成为OPA技术的重要前沿。其基本原理是线性叠加原理——阵列的远场总场强等于各单元贡献的加权和,若将相位分布分解为多个子相位分布的复数叠加,则远场会同时出现多个主瓣,每个主瓣对应一个单独的指向角。
硅基OPA芯片的制备主要依赖高校和研究所的实验室工艺线,产能极为有限、良率不稳定、成本居高不下,严重制约了其在激光雷达、光通信等领域的商业化应用。中试线的投产将有望大幅降低OPA芯片的制造成本、提升产品���致性和可靠性,为全固态激光雷达的量产铺平道路。与此同时,国内还出现了基于无源对准倒装芯片键合技术的混合集成III-V族-硅光学相控阵芯片方案,通过引入单芯片中的多线OPA实现了大范围的垂直光束转向。高功率适用的环形阵列硅基光学相控阵芯片及优化方法也获得了发明专利授权。从技术突破到产线落地,中国在硅光OPA的产业化进程中正加速追赶并有望实现**。该技术赋能自动驾驶,提升了环境感知的可靠性。

二维光束扫描是实现三维环境感知的重要能力。然而,构建二维光学相控阵面临巨大的工程挑战——阵元数量呈平方增长,导致移相器驱动功耗、芯片面积和布线密度性增加。一种巧妙的折衷方案是“一维相控 波长调谐”,即利用相位控制完成横向偏转,同时利用光栅发射器的波长色散特性(衍射角随波长变化)实现纵向偏转。该方案只需一维相位阵列,配合可调谐激光器即可在二维平面内完成扫描。基于光子集成相控阵的多波束通信系统研究表明,通过波长与电压协同调谐,可获得11.25°的垂直扫描范围与60°的水平扫描范围。群发光芯的OPA技术方案同样采用波长调谐路线,相较于传统的电光调谐和热光调谐技术,具有更高的集成度和稳定性、更广的扫描角度和更低的损耗。这一技术路径大幅降低了二维OPA的系统复杂度和制造成本,使全固态激光雷达的大规模部署成为可能。利用OPA可实现空间光场的时间编码与快速调制。分析光学相控阵芯片
OPA的光束发散角可通过变迹技术进行有效控制。光学相控阵成品
AI大模型的爆发式增长对算力基础设施提出了前所未有的要求——千亿甚至万亿参数的大模型训练需要数万张GPU的并行协同,传统电互连在带宽、延迟和功耗方面已逼近物理极限。OPA硅光芯片凭借大带宽、低延迟、低功耗、高集成度的特性,被多家行业头部企业技术*人士认为完美契合当前AI大模型爆发式增长带来的技术需求。光子芯片基于光子器件的集成电路,通过光的传输和调制实现信号的传输和处理,在传输速度、能耗和带宽上具有优势,其中数据传输速度约是电子芯片的千倍。尤为重要的是,光子芯片基于成熟130nm工艺即可实现算力跃升,制造过程不需用到EUV光刻机,这为我国在集成电路领域实现“换道超车”提供了战略机遇。OPA硅光芯片不只是光通信和激光雷达的重要器件,更有望成为AI算力基础设施从“电时代”迈向“光时代”的关键技术路径。光学相控阵成品
深圳力策科技有限公司,成立于2013年,由多位光电子、半导体、计算机科学等*博士创办,面向服务机器人、工业自动化、智能汽车等领域提供商业化的导航、避障型激光雷达产品。团队以开发高性能激光雷达为目标,以实现激光雷达芯片技术为愿景,致力于推动新型激光雷达在不同行业的实用化。公司经营采用IDM模式,自建产线与实验室推动激光雷达的规模量产与OPA芯片研发,目前在深圳与东莞松山湖均建立了研发基地与工厂。在OPA技术领域积累多年,已获得多项前沿成果。
公司名称:深圳力策科技有限公司
联 系 人:黄经理
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