光通信光学相控阵晶圆

光纤系统天然具有柔性布线和热管理便利性，便于实现大规模阵列的模块化扩展。然而，FOPA面临的挑战同样严峻：首先是相位噪声问题，环境振动、温度漂移和光纤应力变化会在各子束间引入随机相位差，必须借助主动相位锁定技术（如随机并行梯度下降算法或外差干涉法）实时闭环补偿，控制精度需优于λ/10（对1064nm激光即百纳米量级）；其次，光纤阵列的填充因子有限（阵元间存在机械间隙），导致远场中出现较高的栅瓣和背景散斑，降低了主瓣能量集中度；再者，随着阵元数增多，相位控制维度呈指数增长，算法收敛速度和系统可靠性成为瓶颈。目前，美国诺斯罗普·格鲁曼公司已演示了96路光纤相控阵的相干合成，实现了近衍射极限的光束输出，而国内**科技大学、清华大学等单位也在百瓦级FOPA扫描系统上取得了突破性进展，其波束扫描范围可达±20°，响应时间小于毫秒。激光雷达结合OPA后，成像帧率得到质的飞跃。光通信光学相控阵晶圆

面向星间激光链路的应用，OPA可大幅减轻卫星载荷的重量和功耗，因为传统光学天线需要两轴伺服机构（重达数公斤），而OPA芯片只重几十克；欧洲航天局（ESA）已启动“OPTIMA”项目，研究基于液晶OPA的星间相干光通信终端，目标实现10 Gbps的星地传输。需要指出的是，FSO受大气湍流影响严重，会造成光束漂移和闪烁，OPA的快速波前校正能力恰好可以部分补偿湍流引起的相位畸变，这一自适应光学功能在传统机械系统中很难实现。因此，可以预见，光学相控阵将成为下一代天地一体化信息网络的重要光交换节点。光通信光学相控阵晶圆阵元间距需小于波长以避免产生多余的光栅旁瓣。

光学相控阵在可见光波段的应用面临比近红外波段更为严峻的挑战——波长更短意味着阵元间距需更小（满足半波长条件），制造精度要求更高。近期研究提出了一种四向圆形光学相控阵，用于在可见光波长下实现均匀的二维光束偏转。与传统线性或矩形阵列不同，圆形阵列将发射单元沿圆周布置，通过控制不同方位角上的相位分布实现***的二维扫描。四向设计意味着阵列被划分为四个象限，每个象限**控制，可覆盖整个360°方位角范围。。。。。

传统车载激光雷达依赖旋转棱镜、振镜或MEMS微镜等机械部件实现光束扫描，这些方案在可靠性（旋转部件寿命有限）、成本（精密组装和校准）和体积方面难以满足前装量产车规要求。光学相控阵（OPA）激光雷达的出现被业界视为未来解决方案，因为它彻底摒弃了所有运动部件，将光束控制全部集成于芯片之上，实现了“全固态、芯片化、低成本”的三大愿景。OPA通过相位控制实现非机械式扫描，具有芯片化、质量轻、稳定性好的特点，同时兼具扫描速度快、扫描精度高的优点，能够大幅降低激光雷达系统的体积、重量、功耗和成本。OPA纯固态激光雷达长久以来被视为激光雷达的更终形态，以纯芯片结构激发万众期待。力策科技深耕OPA技术十年，已凭借OPA电扫式光栅纯固态激光雷达芯片斩获「电子科学技术奖·技术发明奖」，标志着OPA激光雷达正从实验室走向真实的工程化迭代。不断进步的OPA技术正在重塑光电系统的设计理念。

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**。采用波导天线阵列，OPA在片上实现了光学扫描。光通信光学相控阵晶圆

光学相控阵的制造工艺与标准CMOS技术高度兼容。光通信光学相控阵晶圆

AI大模型的爆发式增长对算力基础设施提出了前所未有的要求——千亿甚至万亿参数的大模型训练需要数万张GPU的并行协同，传统电互连在带宽、延迟和功耗方面已逼近物理极限。OPA硅光芯片凭借大带宽、低延迟、低功耗、高集成度的特性，被多家行业头部企业技术专业人士认为完美契合当前AI大模型爆发式增长带来的技术需求。光子芯片基于光子器件的集成电路，通过光的传输和调制实现信号的传输和处理，在传输速度、能耗和带宽上具有优势，其中数据传输速度约是电子芯片的千倍。尤为重要的是，光子芯片基于成熟130nm工艺即可实现算力跃升，制造过程不需用到EUV光刻机，这为我国在集成电路领域实现“换道超车”提供了战略机遇。OPA硅光芯片不只是光通信和激光雷达的重要器件，更有望成为AI算力基础设施从“电时代”迈向“光时代”的关键技术路径。光通信光学相控阵晶圆

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