国外光学相控阵驱动芯片 深圳力策科技供应

　　哈佛大学capasso小组则采用非晶硅纳米柱阵列，通过热光效应调控，展示了二维光束偏转和聚焦功能。超表面opa的比较大优点在于：① 阵元间距可做到远小于半波长，彻底规避栅瓣；② 厚度只数百纳米，与cmos后端工艺兼容；③ 可同时调控多个光学自由度（相位、偏振、色散），实现多功能集成。但当前面临的重要瓶颈是调谐效率低——大多数可调超表面的相位调制深度不足（通常<π），且损耗较大（尤其是金属基超表面），同时，大规模动态超表面的驱动电路设计极为复杂，每个单元需单独引线，在10×10阵列上已有困难。尽管如此，随着相变材料（如gst、vo?）和二维材料（如石墨烯、tmdc）的发展，超表面opa有望在未来五年内实现高效率、低功耗的动态调控，成为微型化opa的新范式。光学相控阵的发展推动了集成光子学与微波系统融合。国外光学相控阵驱动芯片

　　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。相控阵光学相控阵发展光学相控阵在微波光子学中用于实现光控波束形成网络。

　　超表面（surface）是由亚波长尺度的共振单元（如纳米柱、缝隙环等）组成的二维人工结构，能够对入射光的振幅、相位和偏振进行任意操控。将超表面与光学相控阵结合，诞生了“超表面光学相控阵”这一新兴方向，它有望彻底解决传统opa的栅瓣和扫描视场限制。其原理是：每个超表面单元本身即可提供0~2π范围的相位调制，且无需长距离波导传输，通过外部电场、温度或光学泵浦改变超表面单元的谐振状态，即可动态调控局部相位响应。。

　　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。���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，将导波模式辐射至自由空间。光学相控阵可对经过大气扰动的波前进行实时校正。

　　评价一套光学相控阵系统的优劣，通常涉及多个相互关联且往往相互制衡的性能指标。首先是扫描视场，即主波束能够在空间偏转的比较大角度范围，它由阵元间距和移相器可实现的相位延迟上限共同决定；。其次是角分辨率，指系统能够区分的很小角度间隔，由阵列总孔径尺寸d（d=n·d）决定，衍射极限下的半功率波束宽度约为 θ_beam ≈ λ/d，因此增大阵列尺寸可直接提升分辨率，但这同时会增加通道数和功耗。第三是扫描速度，即波束从一个方向切换到另一方向所需的时间，不同应用对速度要求截然不同（如汽车雷达需<1ms，而星间捕获可允许秒级）。第四是插入损耗，包括分光损耗、波导传输损耗、移相器附加损耗和耦合器辐射损耗，过高的损耗会降低系统能量利用率和探测信噪比。第五是旁瓣抑制比（sll），定义为主瓣峰值与比较大旁瓣峰值之比，是衡量光束质量的关键指标，通常要求sll > 10 db以规避虚假目标干扰；栅瓣作为特殊的周期性旁瓣，需通过非均匀阵元分布或方向图赋形予以抑制。之后，功耗与热管理在大规模阵列中尤为重要——每通道数毫瓦到数十毫瓦，对于千通道芯片即数瓦至数十瓦，需设计高效散热结构以维持相位稳定性。光学相控阵用于生物显微成像，显著提高扫描通量。国外光学相控阵驱动芯片

　　相位差连续变化驱动着光束在空间中平滑扫描。国外光学相控阵驱动芯片

　　自由空间光通信以大气为信道，光束在大气信道中传输时会受到湍流的严重影响——大气湍流引起光束传输路径上折射率的随机起伏，导致光束漂移、光斑扩展、到达角起伏和强度闪烁等现象。光学相控阵的快速波前校正能力恰好可以部分补偿湍流引起的相位畸变。其原理是：在接收端，opa阵列作为波前传感器，通过检测各阵元接收到的光场相位分布，反推出大气湍流引入的波前畸变；随后在发射端，opa加载反向的相位补偿分布，对出射光束进行预畸变，使其在传输过程中抵消湍流影响，更终在接收端形成接近衍射极限的光斑。这一自适应光学功能要求opa的相位调控速度必须快于湍流的演变速度（通常为毫秒至亚毫秒级）。结合快速收敛的相位校准算法，opa自适应光学系统有望在大气光通信中实现长距离、高可靠性的数据传输。这使opa不只是光束转向器件，更成为大气信道补偿的重要处理器件。国外光学相控阵驱动芯片

　　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。

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