丹麥技術(shù)大學(xué)（TU Denmark）開發(fā)的芯片級(jí)OPA技術(shù)可以消除混疊，在大視場(chǎng)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)精細(xì)的光束操縱。

丹麥技術(shù)大學(xué)Hao Hu和Yong Liu開發(fā)出基于平板光柵的大視場(chǎng)角芯片級(jí)OPA

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，近期，丹麥的研究人員開發(fā)出一種新型芯片級(jí)光束操縱技術(shù)——該技術(shù)為小型、高性能、具有成本效益的激光雷達(dá)（LiDAR）提供了一條光明的發(fā)展途徑。

“光束操縱是激光雷達(dá)系統(tǒng)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，但傳統(tǒng)基于機(jī)械的光束操縱系統(tǒng)體積龐大、價(jià)格昂貴、對(duì)振動(dòng)敏感且速度有限。”丹麥技術(shù)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人Hao Hu評(píng)論道。

“雖然芯片級(jí)光學(xué)相控陣（OPA）技術(shù)能夠以非機(jī)械方式快速準(zhǔn)確地操縱光束，但是，到目前為止，現(xiàn)有OPA產(chǎn)生的光束質(zhì)量和視場(chǎng)角都較差，通常低于100度?！盚ao Hu補(bǔ)充道。

Hao Hu和本項(xiàng)研究合作者Yong Liu在Optica期刊上的一篇題為“Silicon optical phased array with a 180-degree field of view for 2D optical beam steering”論文中介紹了他們新型芯片級(jí)OPA如何解決困擾OPA的許多問(wèn)題。他們表明，該芯片級(jí)OPA可以消除關(guān)鍵光學(xué)偽影：混疊，在大視場(chǎng)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)光束操縱，同時(shí)保持高光束質(zhì)量。

Hao Hu繼續(xù)說(shuō)：“這項(xiàng)開發(fā)為基于OPA的低成本和緊湊型激光雷達(dá)奠定了基礎(chǔ)，這將使激光雷達(dá)能夠廣泛用于各種應(yīng)用領(lǐng)域，例如用于駕駛和停車的高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS），并提升汽車的安全性能。”

新型OPA設(shè)計(jì)

OPA通過(guò)電子控制光的相位分布來(lái)執(zhí)行光束操縱，以形成特定的光圖案。大多數(shù)OPA使用波導(dǎo)陣列來(lái)發(fā)射多光束，然后在遠(yuǎn)場(chǎng)（遠(yuǎn)離發(fā)射端）施加干涉以形成所需的圖案。

然而，這些波導(dǎo)發(fā)射單元通常彼此相距很遠(yuǎn)并在遠(yuǎn)場(chǎng)中產(chǎn)生多光束的混疊。為避免混疊誤差并實(shí)現(xiàn)180度視野，發(fā)射單元需要靠得很近，但這會(huì)導(dǎo)致相鄰發(fā)射單元之間的強(qiáng)串?dāng)_并降低光束質(zhì)量。

到目前為止，OPA視場(chǎng)角和光束質(zhì)量之間一直存在權(quán)衡。為了克服這種權(quán)衡，Hao Hu等研究人員設(shè)計(jì)了一種新型OPA技術(shù)，利用平板光柵取代了傳統(tǒng)OPA的多個(gè)發(fā)射單元，以構(gòu)建具有單個(gè)發(fā)射單元的芯片級(jí)OPA。

新型OPA技術(shù)利用平板光柵取代傳統(tǒng)OPA的多個(gè)發(fā)射單元

新型OPA技術(shù)消除了混疊誤差，因?yàn)槠桨骞鈻胖械南噜復(fù)ǖ揽梢员舜朔浅＝咏?。相鄰?fù)ǖ乐g的耦合對(duì)平板光柵并沒有不利影響，因?yàn)樗軌蛟诳拷鼏蝹€(gè)發(fā)射器的近場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)干涉和光束形成，然后再將光束以所需的角度發(fā)射到遠(yuǎn)場(chǎng)。

研究人員還應(yīng)用了其他光學(xué)技術(shù)來(lái)降低背景噪聲并減少旁瓣等光學(xué)偽影。