分析光学相控阵芯片

光学相控阵激光雷达正经历从实验室验证向产业化跨越的关键转折。2025年4月，扬州群发光芯的硅光OPA中试线正式投产，这是目前全国首条OPA硅光芯片中试生产平台。该中试线从2023年11月开工建设到试运营只用18个月，实现了从零到规模化生产的快速跨越。群发光芯通过与西安交通大学光学团队合作，共同开发出基于OPA芯片的三维成像样机，并完成扫描成像各项性能验证，测试数据显示能够满足进入产业化阶段对扫描成像性能和精度的要求。在2026年美国光纤通信博览会（OFC）上，群发光芯的OPA硅光芯片惊艳亮相，吸引了众多业内人士关注。与此同时，力策科技作为全球前列的OPA技术探索者，已实现了OPA芯片的技术突破，收获了国内外多项发明patent认证。从实验室到产线，从技术原型到商业化产品，OPA激光雷达正稳步走向真实应用场景。相位动态重配能力让OPA具备极高的任务灵活性。分析光学相控阵芯片

硅基光学相控阵的主流平台是SOI（绝缘体上硅），但氮化硅（Si₃N₄）平台因其更宽的透光窗口和更低的非线性损耗，正在成为OPA研究的新兴方向。近期研究提出并演示了一种基于氮化硅平台的宽带二维多波束光学相控阵（MOPA）。该器件基于Butler矩阵实现了四光束的并行二维偏转。Butler矩阵是一种无源的微波网络，可将输入信号分配到多个输出端口并引入特定的相位差，从而在无需移相器的情况下实现多波束形成。将其集成到氮化硅OPA中，意味着多波束的生成不再依赖复杂的移相器阵列和驱动电路，大幅降低了系统复杂度和功耗。氮化硅平台的另一优势在于其热光系数较低，对温度变化不敏感，有利于在宽温度范围内保持相位稳定性。该研究为并行自由空间光通信提供了新的硬件方案——四个单独可控的光束可同时服务四个不同的用户或目标，将通信容量提升四倍而无需增加额外的芯片面积。国产光学相控阵设计光学相控阵技术为无人机载激光雷达提供了轻量化方案。

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。

光学相控阵实现光束控制的重要在于对阵列输出端面处光场复振幅分布的精确定制。假设阵列包含N个等间距排列的发射单元，第i个单元的输出光场可表示为 E_i = A_i · exp[j(ωt + φ_i)]，其中A_i为振幅，φ_i为该单元引入的相位延迟。在远场观察点P处，总场强为各单元贡献的相干叠加：E_total(θ) = Σ_i A_i · exp[j(φ_i + k·r_i·sinθ)]，其中k=2π/λ为波数，r_i为第i单元相对于参考点的位置矢量。通过对相位序列{φ_i}施加不同形式的空间分布，即可实现丰富的波前操纵功能：当φ_i线性递增（即φ_i = i·Δφ）时，远场干涉主极大将出现在满足 k·d·sinθ + Δφ = 2mπ 的方向上，从而实现光束的线性偏转扫描；当φ_i呈二次型分布时，等效于在阵列口径上叠加了一个球面波相位因子，可使出射光束在特定距离处聚焦，构成片上光学透镜的功能；当φ_i为任意预设波形时，则可生成诸如贝塞尔光束、涡旋光束等特殊结构光场，用于粒子操控或量子信息处理。OPA可随机生成指向，满足光学加密与安全通信需求。

尽管前景广阔，OPA激光雷达的规模化应用仍面临若干关键工程挑战。首先是芯片制造良率问题——大规模波导阵列的相位一致性难以保证，需每片单独校准。其次是激光光源的耦合效率问题，高功率激光注入芯片易引发非线性效应和热应力。第三是环境适应性问题——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。第四是栅瓣抑制问题——由于光波的波长较短且受制造技术水平限制，光学相控阵在远场会产生比较严重的栅瓣问题。研究者们正在通过多种方案加以解决，包括非等间距阵列布局、阵元方向图编辑以及基于超表面的亚波长阵列等。中试线的建立正是为了解决这些工程化难题——通过工艺验证和优化，将实验室技术转化为可批量生产的成熟产品。光学相控阵为空间非合作目标识别提供了新的技术途径。多线光学相控阵研发路径

偏振保持设计对于OPA内部干涉合成效率至关重要。分析光学相控阵芯片

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”。分析光学相控阵芯片

深圳力策科技有限公司，成立于2013年，由多位光电子、半导体、计算机科学等专业博士创办，面向服务机器人、工业自动化、智能汽车等领域提供商业化的导航、避障型激光雷达产品。团队以开发高性能激光雷达为目标，以实现激光雷达芯片技术为愿景，致力于推动新型激光雷达在不同行业的实用化。公司经营采用IDM模式，自建产线与实验室推动激光雷达的规模量产与OPA芯片研发，目前在深圳与东莞松山湖均建立了研发基地与工厂。在OPA技术领域积累多年，已获得多项前沿成果。