丹麥技術大學（TU Denmark）開發的芯片級OPA技術可以消除混疊，在大視場范圍內實現精細的光束操縱。

丹麥技術大學Hao Hu和Yong Liu開發出基于平板光柵的大視場角芯片級OPA

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

“光束操縱是激光雷達系統的一項關鍵技術，但傳統基于機械的光束操縱系統體積龐大、價格昂貴、對振動敏感且速度有限。”丹麥技術大學研究團隊負責人Hao Hu評論道。

“雖然芯片級光學相控陣（OPA）技術能夠以非機械方式快速準確地操縱光束，但是，到目前為止，現有OPA產生的光束質量和視場角都較差，通常低于100度。”Hao Hu補充道。

Hao Hu和本項研究合作者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OPA如何解決困擾OPA的許多問題。他們表明，該芯片級OPA可以消除關鍵光學偽影：混疊，在大視場范圍內實現光束操縱，同時保持高光束質量。

Hao Hu繼續說：“這項開發為基于OPA的低成本和緊湊型激光雷達奠定了基礎，這將使激光雷達能夠廣泛用于各種應用領域，例如用于駕駛和停車的高級駕駛輔助系統（ADAS），并提升汽車的安全性能。”

新型OPA設計

OPA通過電子控制光的相位分布來執行光束操縱，以形成特定的光圖案。大多數OPA使用波導陣列來發射多光束，然后在遠場（遠離發射端）施加干涉以形成所需的圖案。

然而，這些波導發射單元通常彼此相距很遠并在遠場中產生多光束的混疊。為避免混疊誤差并實現180度視野，發射單元需要靠得很近，但這會導致相鄰發射單元之間的強串擾并降低光束質量。

到目前為止，OPA視場角和光束質量之間一直存在權衡。為了克服這種權衡，Hao Hu等研究人員設計了一種新型OPA技術，利用平板光柵取代了傳統OPA的多個發射單元，以構建具有單個發射單元的芯片級OPA。

新型OPA技術利用平板光柵取代傳統OPA的多個發射單元

新型OPA技術消除了混疊誤差，因為平板光柵中的相鄰通道可以彼此非常接近。相鄰通道之間的耦合對平板光柵并沒有不利影響，因為它能夠在靠近單個發射器的近場中實現干涉和光束形成，然后再將光束以所需的角度發射到遠場。

研究人員還應用了其他光學技術來降低背景噪聲并減少旁瓣等光學偽影。