薄膜锂 niobate光学相位阵列上的窄束斜面低旁瓣二维波束定向
光学
2025-06-30 v1 应用物理
摘要
光学波束定向已成为点对点光通信、激光检测与测距（LiDAR）、制图和投影中不可或缺的技术。光学相位阵列（OPA）领导这一领域，但传统版本仍 suffer from 窄定向场视野（FOV）、旁瓣抑制不足和有限角分辨率。薄膜锂 niobate（LN），由于其强大的Pockels电光（EO）效应，提供了一种强大的集成光子学平台，以克服这些限制。在本文中，我们展示了一个基于非均匀间距X切薄膜LN狭缝波导阵列的二维（2D）EO定向OPA。一种超晶格狭缝设计抑制光学串扰至-20 dB，实现低旁瓣远场辐射。使用粒子群优化（PSO）方法，我们将均匀间距阵列转换为优化的非均匀设计，大幅提高角分辨率，同时保持旁瓣抑制。当结合一个单发射梯形端火发射器并集成刻蚀光栅时，该装置产生主波束宽度为0.99度×0.63度的远场辐射，仅使用140 μm×250 μm的光学端口，实现了47度×9.36度的宽2D定向范围，旁瓣抑制比为20 dB。这一结果突显了薄膜LN OPA作为异构、紧凑且高性能EO波束定向模块和超小型化光学调制器的有力路径。
关键词
引用
@article{arxiv.2506.22124,
title = {Narrow beam and low-sidelobe two-dimensional beam steering on thin-film lithium niobate optical phased array},
author = {Yang Li and Shiyao Deng and Xiao Ma and Ziliang Fang and Shufeng Li and Weikang Xu and Fangheng Fu and Xu Ouyang and Yuming Wei and Tiefeng Yang and Heyuan Guan and Huihui Lu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.22124},
year = {2025}
}