[發明專利]光學相控陣芯片的校正系統及校正方法

有效

• 申請號: 202011502569.X
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112630753B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 陸梁軍;許維翰;周林杰;陳建平;劉嬌
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01S7/497
• 分類號: G01S7/497
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

本發明公開了一種光學相控陣芯片的校正系統和校正方法。所述校正系統包括載物臺、紅外顯微觀察模塊、陣列化驅動控制模塊、二維光束掃描模塊、光電轉換模塊以及上位機，利用光束位置搜索與相控陣相位誤差補償。校正系統基于光路可逆原理，從當前需要校正的角度發射激光平面波反向輸入到光學相控陣芯片中，借助上述軟件方案將光學相控陣芯片的總線波導中反向輸出的功率最大化，完成在目標角度的電壓校正。本發明公開的系統自動化程度高、校正速度快、兼容性強，對于光學相控陣芯片的批量化測試與校正有重要意義。

技術領域

本發明涉及集成光電子芯片測試技術領域，尤其涉及一種光學相控陣芯片的校正系統及校正方法。

背景技術

基于光學相控陣原理的波束控制芯片，簡稱光學相控陣芯片——后文中同時指晶圓中的裸片與光電封裝后位于光學相控陣收發機中的芯片——是純固態掃描式激光雷達收發端中的關鍵組件，該類波束控制技術不僅徹底擺脫了限制掃描速度的機械元件，同時還能借助靈活的波束成形以及高方向增益，將探測光功率集中在數字式變化的探測方向上，從而打破了微機電(MEMS,Micro-Electro-Mechanical?System)振鏡等其他方案中由成像原理導致的矛盾關系。此外，作為一種高速、高性能的固態激光波束控制芯片，光學相控陣芯片還可以用于全息投影、虛擬現實、自由空間光通信等眾多領域，廣泛服務于信息產業5G與后5G時代的傳感、通信領域。

對于大規模量產的芯片而言，晶圓測試是評估加工質量、校正工藝誤差的重要部分，其自動化程度、效率與準確性直接關系到量產的可行性與最終芯片單元的成本；對于部署在場外使用的光學相控陣收發機，封裝后的芯片經歷了高負荷復雜天候和環境變化后，返廠校正同樣需要高速大批量的解決方案。所以校正系統對于應用于自動駕駛領域的激光雷達產品不僅意味著整體成本，同時也在技術層面支撐了解決方案的安全系數。為光學相控陣芯片提供一種高度自動化，同時適用于批量測試與晶圓校正的系統對于其推廣使用有關鍵的節點意義。

目前為止，光學相控陣芯片的測試主要由科研院所或開發單位自行獨立完成，對應的測試方式標準化程度與自動化程度都很低，定制化解決方案和人力干預成分較多，總體而言測試通量較小，評估結果可比性不高。這和光學相控陣芯片同時需要片上光場控制和自由空間波束質量評估兩個組成部分是分不開的。自由空間波束質量評估對片上光場控制提供反饋，片上光場控制則由驅動電路根據反饋信息完成。其中，最為主流的自由空間波束質量評估方案依托傅里葉光學成像系統(Le?Thomas,Houdréet?al.,Journal?of?theOptical?Society?of?America?B,24,2964-2971,2007)，或在此基礎上改進的成像系統(Hutchison,Sun?et?al.,Optica,3,887-890,2016)，又或者直接采用自由空間傳播(Tyler,Fowler?et?al.,Optics?Express,27,5851-5858,2019)與參照物輔助測試(ChulShin,Mohanty?et?al.,Optics?letters,45,1934-1937,2020)進行。