二维光学相控阵现状 深圳力策科技供应

　　尽管前景广阔，OPA激光雷达的规模化应用仍面临若干关键工程挑战。首先是芯片制造良率问题——大规模波导阵列的相位一致性难以保证，需每片单独校准。其次是激光光源的耦合效率问题，高功率激光注入芯片易引发非线性效应和热应力。第三是环境适应性问题——在-40℃~85℃车规温度范围内，硅材料的热光系数变化会导致相位漂移，必须集成片上温度传感器和自适应补偿回路。第四是栅瓣抑制问题——由于光波的波长较短且受制造技术水平限制，光学相控阵在远场会产生比较严重的栅瓣问题。研究者们正在通过多种方案加以解决，包括非等间距阵列布局、阵元方向图编辑以及基于超表面的亚波长阵列等。中试线的建立正是为了解决这些工程化难题——通过工艺验证和优化，将实验室技术转化为可批量生产的成熟产品。OPA的光束发散角可通过变迹技术进行有效控制。二维光学相控阵现状

　　传统车载激光雷达依赖旋转棱镜、振镜或MEMS微镜等机械部件实现光束扫描，这些方案在可靠性（旋转部件寿命有限）、成本（精密组装和校准）和体积方面难以满足前装量产车规要求。光学相控阵（OPA）激光雷达的出现被业界视为未来解决方案，因为它彻底摒弃了所有运动部件，将光束控制全部集成于芯片之上，实现了“全固态、芯片化、低成本”的三大愿景。OPA通过相位控制实现非机械式扫描，具有芯片化、质量轻、稳定性好的特点，同时兼具扫描速度快、扫描精度高的优点，能够大幅降低激光雷达系统的体积、重量、功耗和成本。OPA纯固态激光雷达长久以来被视为激光雷达的更终形态，以纯芯片结构激发万众期待。力策科技深耕OPA技术十年，已凭借OPA电扫式光栅纯固态激光雷达芯片斩获「电子科学技术奖·技术发明奖」，标志着OPA激光雷达正从实验室走向真实的工程化迭代。光学相控阵工作实时相位监测技术可有效抑制环境扰动带来的影响。

　　集成光波导型光学相控阵是当前更受瞩目的研究方向，其重要思想是在芯片上将分光网络、移相器阵列和光栅发射器全部单片集成，形成紧凑、低功耗、可大规模生产的固态光束操控器件。绝缘体上硅（SOI）平台因具有与CMOS工艺高度兼容、高折射率差（Δn≈2）、低传输损耗（约1~2 dB/cm）以及成熟的无源/有源器件库等优势，成为OPA芯片的主流基底。典型的硅基OPA结构包括：输入波导将外部激光耦合至芯片，经1×N分束器（如多模干涉耦合器或星型耦合器）等功率分配至N条并行波导；每条波导中集成热光移相器（TiN或W加热器）或电光移相器（载流子注入/耗尽型PIN结），用以单独调控相位；波导末端连接至光栅耦合器或端面发射天线，将导波��式辐射至自由空间。

　　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。OPA无需预热即可进入稳定的*指向工作状态。

　　调频连续波（FMCW）技术与光学相控阵（OPA）的结合，被公认为全固态光探测与测距（LiDAR）更有前景的技术路径之一。传统并行激光测距依赖数十甚至数百个单独激光二极管阵列，极大地增加了成本和组装难度。而微梳（Microcomb）只由单个激光器泵浦即可产生数十个单独波长的通道，为并行感知提供了全新的光源方案。Nature Communications发表的一项突破性研究提出并实验演示了硅基集成OPA与光学频率微梳相结合的并行LiDAR系统。为实现符合瑞利判据的并行波长发射，研究团队利用超越单模区的宽波导结合连续域束缚态（BIC）效应，获得了超长光栅天线阵列。单孤子梳产生多个不同波长的通道，与高性能集成OPA相结合，成功演示了基于FMCW方法的相干三维成像。这一成果为开发全固态、超高帧率相干LiDAR系统铺平了道路，有望将激光雷达的成像帧率从当前的数十帧/秒提升至数千帧/秒级别。光学相控阵促进了激光加工中光束转向的灵活性。光学相控阵国内企业

　　精密校准算法是补偿制造公差引起的相位误差的前提。二维光学相控阵现状

　　除传统的通信和雷达领域外，光学相控阵在生物医学成像中也展现出独特的应用前景。共聚焦显微镜和光片显微镜依赖于机械扫描或振镜实现对样品的三维层析成像，其扫描速度受限于振镜惯性，且系统庞大。基于OPA的微型化扫描器可将整个扫描光路集成在光纤末端或微型探头上，实现内窥镜式的生物体成像。例如，研究者将硅光OPA芯片封装于直径只为3 mm的圆柱形探头内，通过二维光束扫描对组织样品进行快速照明，配合荧光或光学相干层析（OCT）探测，可获得高帧率的三维图像，且扫描范围可达1×1 mm2，分辨率接近衍射极限。二维光学相控阵现状

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