低功耗光学相控阵成品 深圳力策科技供应

　　基于硅波导实现的硅基光学相控阵是当前全固态激光雷达**受瞩目的技术路线。片上集成光学相控阵采用半导体工艺可以将众多光学元件集成在同一个芯片上，在尺寸、成本、稳定性等方面展现出了突出的优势，为新一代全固态激光雷达提供了技术路线。当前，无人自主系统对激光雷达提出了微型化、低功耗及多功能一体化的要求。硅基OPA芯片采用CMOS兼容工艺制造，可利用成熟的半导体量产平台实现大规模生产。据市场研究统计，2025年*OPA硅光芯片市场销售额达到3600万美元，预计2032年将达到1.42亿美元，年复合增长率为22.0%。随着硅光工艺成熟与III-V激光异质集成突破，OPA芯片有望进入规模化降本阶段。光学相控阵技术正从实验室走向实际的工程化应用。低功耗光学相控阵成品

　　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、提升产品一致性和可靠性，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**。反射式光学相控阵器件通过优化阵元排布，可有效抑制次级衍射条纹。

　　传统视距（LoS）光通信系统依赖笨重的透镜，在存在障碍物的场景中面临尺寸和灵活性的限制。吉林大学与鹏城实验室的研究团队头次演示了采用硅基光学相控阵（OPA）收发器的全双工视距光通信系统。该系统在120°的宽广视场范围内实现了全双工通信。这一成果的关键创新在于将OPA同时用作发射和接收器件，实现了双向光链路的芯片级集成。传统光通信系统需要单独的发射和接收光学路径，而OPA收发器通过时分或波分复用方式在同一芯片上完成双向通信。120°的宽视场覆盖意味着即使在非视距（NLoS）条件下——例如光束经墙面反射后到达接收端——系统仍能维持通信链路。这极大拓展了室内光通信的应用场景，使OPA光通信从“点对点对准”走向“面覆盖灵活接入”。该成果为下一代无线网络中的高灵活度、高集成度光通信系统提供了全新的收发架构。

　　“二维相控阵”方案，即阵元在X-Y平面上呈二维排列，每个单元或每行/列配置单独的移相器，通过二维相位分布即可在任意方向上偏转。二维阵列的优点是扫描速度快、方向灵活，但面��着巨大的工程挑战——阵元数量呈平方增长（如100×100=10000通道），导致移相器驱动功耗、芯片面积和布线密度boom性增加；同时，二维分布使得栅瓣问题更加复杂，非均匀优化在高维空间中的计算量极大。折衷方案是“稀疏二维阵列”或“行列联合驱动”，将二维相位分解为行向量和列向量的外积，从而将控制维度从N2压缩至2N，但舍弃了部分灵活性和波束质量。温度漂移可通过闭环反馈控制系统进行实时补偿。

　　热光移相器利用硅材料的热光系数（dn/dT ≈ 1.86×10?? K?1），通过加热改变局部折射率从而引入相位变化，其优点在于热串扰低、相位线性好，缺点是热响应时间受热扩散限制（典型值10~100 μs），且功耗随阵元数线性增加（每移相器约数毫瓦）。电光移相器则利用等离子体色散效应，通过正向注入或反向偏置改变载流子浓度以调节折射率，响应速度可达纳秒级，但伴随较大的插入损耗（尤其是载流子吸收）和非线性效应。硅基OPA的扫描视场受限于光栅发射器的方向性带宽和移相器可实现的相位范围，目前典型值在±30°至±50°之间，通过级联多个光栅或采用非周期阵列可扩展至120°以上。加利福尼亚大学、麻省理工学院和上海科技大学等机构已先后研制出256通道乃至512通道的硅光OPA芯片，在激光雷达演示中实现了10米级距离的分辨率成像。高功率应用中，OPA的光学损伤阈值是需要关注的重点。车载光学相控阵周期

　　光学相控阵促进了激光加工中光束转向的灵活性。低功耗光学相控阵成品

　　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。低功耗光学相控阵成品

　　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。

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