唐 辉侯 宇彭 涛宋志新郑 伟李德辉石景龙

(1.吉林大学 电子科学与工程学院,长春 130012;2.新疆医科大学 医学工程技术学院,乌鲁木齐 830017)

0 引 言

光学相控阵(OPA:Optical Phased Array)是固态激光雷达(SS-Lidar:Solid-State Lidar)的核心部件,在军事和民用方面都有广泛的应用。相比于机械式雷达,OPA不需要借助任何机械结构,通过控制各波导中光的波长或相位实现光束扫描,因此,OPA激光雷达具有速度快、体积小,耗能低和灵活等诸多优点[1-5]。1972年,Meyer[6]首先实现了一维OPA,奠定了OPA理论基础,此后OPA技术迅速发展。目前,硅基光波导很容易实现热光或电光相位调制,以及对CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)工艺良好的兼容性,很快成为实现OPA的热门技术[7-8]。2012年,Doylend等[9]采用硅基混合集成技术,在混合硅平台上制作了8路一维OPA。2013年,Sun等[10]首次实现了64×64的无源OPA阵列。2016年,Hutchison等[11]采用非等间距设计方法,将一维OPA的波导数提升到128路,实现了80°大范围偏转。目前高度集成的OPA在实际应用中还处于起步阶段,在设计和制作工艺上存在很多瓶颈问题限制了其大规模商业化和适用化,如线边粗糙度和光刻工艺误差,导致在一组OPA波导中存在幅度误差和相位误差[12-14],而且热光效应的OPA普遍存在热串扰现象[15],这都会造成波束的实际扫描角度与配置电压(或电流)的理论值不一致。因此,在使用OPA前,需要先进行光相位调控性能的测试,获得其波束的各个扫描角度所需的实际配置电压参数,以便在实际应用时能精准地调控OPA的波束扫描角度。近年随着OPA技术的发展,快速高效的光相位调控性能测试的研究也逐步发展[16]。……