推荐星级：

光学相控阵技术路线分析

更新时间：2026-07-24 08:11:34 大小：19K 上传用户：潇潇江南查看TA发布的资源 标签：光学相控阵 下载积分：2分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

光学相控阵（Optical Phased Array, OPA）是通过调控阵列单元的相位分布实现光束发射与接收方向主动偏转的新型光束调控技术，相比传统机械扫描方案具有扫描速度快、精度高、无运动部件、体积小型化等核心优势，目前已成为激光雷达、自由空间光通信、激光成像等领域的核心技术方向。本文从核心技术路径分类出发，系统梳理不同技术路线的原理、技术特点、发展现状与应用前景。

一、基于光波导的集成光学相控阵路线

基于光波导的集成光学相控阵是目前发展最成熟、商业化推进最快的光学相控阵技术路线，核心是通过半导体微纳加工工艺，将相控阵的分光单元、相位调制单元、辐射天线单元全部集成在一块硅基或氮化硅基芯片上，实现全芯片集成化的光束调控。

1.1 硅基集成光学相控阵

硅基集成光学相控阵依托成熟的CMOS半导体工艺，能够实现大规模阵列单元的批量制造，成本优势显著。其核心原理是：激光通过片上输入波导进入阵列后，首先经过1×N的多模干涉分光器（MMI）将光功率均匀分配到N个独立的波导通道，每个通道集成一个基于热光效应或等离子体色散效应的相位调制器，通过调控每个通道的相位差，实现出射光束波前的主动调控，最终由端面耦合的光栅天线将光束辐射到自由空间，通过相位差的动态调整实现光束指向的扫描。

从调制方式来看，硅基OPA目前主要分为热光调制和电光调制两类技术分支：热光调制硅基OPA通过金属加热电极改变硅材料的折射率实现相位调控，具有工艺简单、插入损耗低、串扰小的优势，缺点是调制速率较低（一般为kHz量级），功耗较高；电光调制硅基OPA利用硅的等离子体色散效应，通过改变载流子浓度实现折射率调制，调制速率可以达到GHz量级，满足高帧率激光雷达的扫描需求，但缺点是插入损耗大，相位调制精度受载流子吸收影响较低，功耗仍然高于传统方案。

当前硅基OPA的技术难点主要在于大口径大视场扫描的实现：由于光栅天线的衍射极限，阵列单元间距需要小于半个波长才能避免栅瓣出现，而单块芯片能集成的单元数量受限于芯片尺寸，因此目前多数硅基OPA的一维扫描视场在80°-120°区间，二维扫描需要通过两个一维OPA级联或者结合 wavelength steering，口径一般在毫米量级，远场角分辨率约为0.1°-0.05°，已经能够满足车规激光雷达的基本需求。目前国内外包括Intel、硅光科技、华为等企业已经推出了硅基OPA激光雷达样机，部分产品已经进入车载测试阶段。