多线光学相控阵研发水平

AI大模型训练对集群内互连带宽的需求以每年数倍的速度增长，传统铜互连在传输距离、带宽密度和功耗方面已接近物理极限。OPA硅光芯片为这一困境提供了根本性的解决方案。在带宽方面，光互连的传输速度约是电子芯片的千倍；在延迟方面，光信号在芯片间的传输延迟接近光速，远低于电信号在铜线上的传输延迟；在功耗方面，光互连的能耗比电互连低一个数量级以上。曦智科技发布的光跃LightSphere X分布式全光互连芯片及超节点解决方案，是国内较早光互连光交换的GPU超节点方案，已即将落地上海仪电的国产算力集群。这一方案的重要正是基于光学相控阵技术的光交换和光互连能力。随着AI模型参数规模从千亿迈向万亿，OPA光互连将成为支撑超大规模AI算力集群的“神经网络”。光学相控阵促进了激光加工中光束转向的灵活性。多线光学相控阵研发水平

随着硅光工艺的成熟和III-V激光异质集成的突破，OPA芯片正从实验室走向产业化。据市场研究机构统计，2025年全球OPA硅光芯片市场销售额达到3600万美元，预计2032年将达到1.42亿美元。OPA硅光芯片广泛应用于车载激光雷达、自动驾驶感知、3D成像、自由空间光通信（FSO）、AR/VR空间感知以及重要安防探测系统。在光通信领域，OPA芯片的重要优势在于高集成度、小型化、低功耗、无机械结构、高可靠性以及可批量CMOS制造能力。多家光通信、AI算力领域的行业头部企业技术专业人士认为，OPA硅光芯片大带宽、低延迟、低功耗、高集成度的特性，完美契合当前技术发展的核心需求。随着全球首条OPA硅光芯片中试线的投产，OPA光通信芯片有望在未来三至五年内实现规模化量产，推动自由空间光通信从高价专门用场景走向大众化应用。相位调节光学相控阵周期光学相控阵配合波长分集技术可扩充通信系统容量。

自由空间光通信（FSO）凭借其明显高于传统射频通信的传输带宽，已成为6G网络的关键研究方向。然而，传统自由空间光通信系统依赖笨重的透镜和机械对准机构，在尺寸和灵活性方面面临严重限制。光学相控阵的引入彻底改变了这一局面——OPA芯片可实现无需机械部件的精确和敏捷波束转向能力，将自由空间光通信从“机械对准时代”带入“电控转向时代”。基于硅光子的光学相控阵（OPA）因其高集成度和敏捷波束转向能力，在自由空间光通信领域引起了极大的关注。OPA在FSO中的重要价值体现在三个方面：一是快速指向对准，微秒级的波束切换速度远快于机械转向的数百毫秒；二是多波束能力，可同时服务多个用户；三是波束赋形能力，可实现定向隐私通信。

自由空间型光学相控阵以液晶空间光调制器（LC-SLM）和MEMS微镜阵列为是，其特点在于光信号在自由空间传播，通过分立器件引入相位调制。液晶光学相控阵（LCOPA）是更为成熟的技术路线之一，它利用液晶分子的电控双折射效应——在两片透明导电玻璃之间填充向列相液晶，施加空间变化的电压后，液晶分子主轴沿电场方向重新取向，导致寻常光与非寻常光的折射率差Δn随电压变化，从而对透射光束引入可编程的相位延迟Δφ = (2π/λ)·Δn·d，其中d为液晶层厚度。通过将电极制作成单独寻址的条形阵列（典型宽度数微米至数十微米），即可在每个像素上单独控制电压，形成一维或二维相位分布。LCOPA的优势明显：驱动电压低（通常≤10V）、功耗极小（毫瓦级）、制造成本相对低廉，且已实现数千至上万个像素的大规模阵列，能够产生复杂相位图案。阵元之间的光程差控制是干涉效应的物理基础。

国内洛微科技、一径科技和力策科技等初创公司也相继发布了自己的OPA芯片样机。然而，OPA激光雷达仍面临几大产业化障碍：一是芯片制造良率低，尤其是大规模波导阵列的相位一致性难以保证，需每片单独校准；二是激光光源耦合效率有限，且高功率激光注入芯片易引发非线性效应和热应力；三是环境适应性——在-40℃~85℃车规温度范围内，硅材料的热光系数变化会导致相位漂移，必须集成片上温度传感器和自适应补偿回路。克服这些问题需要上下游产业链协同攻关，预计未来3~5年内，随着工艺成熟和算法完善，OPA激光雷达将逐步走向量产。光学相控阵可对经过大气扰动的波前进行实时校正。有源光学相控阵图解

不断进步的OPA技术正在重塑光电系统的设计理念。多线光学相控阵研发水平

另一个重要应用是光遗传学——利用OPA在脑组织内产生多个单独可控的光刺激光斑，能够同时对不同神经元群体进行时空精确的光刺激，帮助解析神经环路功能。斯坦福大学团队已将OPA器件植入小鼠脑部，实现了对皮层区域数十个位点的并行光刺激，时间精度达到微秒级。在光学相干层析成像（OCT）中，OPA可以替代传统的机械参考臂扫描，实现更快速、更稳定的干涉信号采集，有望将OCT的成像帧率从数十帧/秒提升至数千帧/秒，从而对心脏、视网膜等动态***进行四维（3D+时间）成像。不过，生物医学应用对波长（需用近红外“生物窗口”）和安全性（激光功率受限）有特殊要求，OPA芯片的损耗和光功率预算必须谨慎设计，同时需通过生物相容性封装确保长期植入的安全性。这一交叉领域虽仍处早期探索阶段，但因其巨大的临床转化潜力，正吸引越来越多光学和生物医学工程团队的关注。多线光学相控阵研发水平

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