1000 通道集成光相位阵列，实现 180° 视场、高分辨率与高可扩展性
光学
2025-08-28 v1
摘要
光相位阵列（OPA）是一种用于紧凑、固态波束定向的有前景的技术，适用于从自由空间光通信到激光雷达的各种应用。然而，同时实现大视场（FOV）、高分辨率和低旁瓣电平（SLL）仍是一个主要挑战。传统 OPA 面临固有限制：当发射器间距超过工作波长的一半时，会出现 grating 波;而在半波长间距下，仍存在显著的串扰问题。此前，我们演示了一个小规模 OPA，利用近场干涉和波束成形，通过梯形槽 grating 和半波长间距波导阵列实现 180° 视场。然而，其分辨率受限于通道数量。本文中，我们提出了一个 1000 通道 OPA，在扩展该体系结构的同时解决了波导串扰和控制复杂度等关键挑战。通过优化波导布线，我们最小化了密集波导阵列中的信道间耦合。此外，我们提出并演示了一种被动矩阵控制方案，使用 20 行 50 列脉宽调制（PWM）信号对 1000 个热光相位移器进行任意控制，显著简化了电子控制和封装。我们的 OPA 实现了跨 180° 视场的无 grating 波波束定向，分辨率达到 0.07°×0.17°，在 0° 时的最低旁瓣电平为 -18.7 dB。这个大规模、高性价比的芯片级 OPA 为下一代高分辨率宽角波束定向系统铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2508.19977,
title = {1000-Channel Integrated Optical Phased Array with 180{\deg} Field of View, High Resolution and High Scalability},
author = {Yong Liu and Xiansong Meng and Hao Hu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.19977},
year = {2025}
}
备注
17 pages