[發明專利]一種光學相控陣及其制備方法

在審

• 申請號: 202110432630.6
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113176694A
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 顏鑫;付天陽;張霞
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: G02F1/29
• 分類號: G02F1/29;G02B27/28;G02B5/18
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 苗曉靜

本申請實施例公開了一種光學相控陣及其制備方法，所述光學相控陣包括：襯底層、偏振分束器、至少兩個功率分束器以及多個無源相差產生結構；其中，所述偏振分束器與至少兩個功率分束器連接，每個功率分束器分別與多個無源相差產生結構連接，且所述偏振分束器、功率分束器以及無源相差產生結構均刻蝕于襯底層上。本申請實施例通過偏振分束器、至少兩個功率分束器以及多個無源相差產生結構構建結構緊湊的光學相控陣，具有小尺寸、低功耗、大角度、高精度等優點。

技術領域

本申請涉及激光雷達技術領域，具體涉及一種光學相控陣及其制備方法。

背景技術

雷達作為感知人類視覺范圍以外環境信息的主要途徑，在軍事和民用領域都扮演著極為重要的角色。傳統的微波、毫米波雷達等歷經長期發展，技術相對成熟并已得到廣泛應用。隨著環境信息的種類和數量與日俱增，新的感知需求不斷涌現，人們對雷達分辨能力的要求日益提高，工作在更高頻率的激光雷達成為當前學術界和工業界的研究熱點。

目前固態激光雷達技術包括微機電MEMS (Micro-Electro-Mechanical System)、閃光Flash和光學相控陣OPA (Optical Phased Array)等。MEMS是通過將機械微型化為微振鏡的方式減小激光雷達的尺寸，但具有孔徑小、掃描角度受限于振鏡尺寸與偏轉范圍等缺點；Flash技術已有商用，但是視場角受限，掃描速度較低、探測距離小。相比之下，OPA具有尺寸小、掃描精度高、方向可控性好、掃描速度快等顯著優點，順應了激光雷達固態化、小型化、低成本化的發展趨勢，但目前集成光波導型OPA通常采用熱光相位調制方法實現水平方向光束掃描，芯片結構復雜、工藝繁瑣、功耗很高。

發明內容

由于現有方法存在上述問題，本申請實施例提供一種光學相控陣及其制備方法。

具體的，本申請實施例提供了以下技術方案：

第一方面，本申請實施例提供一種光學相控陣，包括：襯底層、偏振分束器、至少兩個功率分束器以及多個無源相差產生結構；

其中，所述偏振分束器與至少兩個功率分束器連接，每個功率分束器分別與多個無源相差產生結構連接，且所述偏振分束器、功率分束器以及無源相差產生結構均刻蝕于襯底層上。

可選的，所述襯底層由二氧化硅SiO₂絕緣層和附著于絕緣層之上的一層硅層Si構成；

其中，所述絕緣層厚度為2～3.5μm，尺寸小于50×50μm2，硅層厚度為150～290nm。

可選的，所述偏振分束器和功率分束器均刻蝕于所述襯底層的硅層之上，且所述偏振分束器的尺寸為2μm×2μm，厚度為150～290nm，所述功率分束器的尺寸為3μm×3μm，厚度為150～290nm。

可選的，所述無源相差產生結構刻蝕于所述襯底層的硅層之上，且每個厚度為150～290nm，尺寸為2.5μm×2.5μm。

可選的，還包括：多個隨機光柵；所述多個隨機光柵刻蝕于襯底層上，且一個無源相差產生結構連接多個串連連接的隨機光柵，所述隨機光柵的周期為0.670～1.000μm。

可選的，相鄰兩個隨機光柵的間距為1.30～3.0μm。

第二方面，本申請實施例提供了一種光學相控陣的制備方法，包括：

制備襯底層；

在所述襯底層上方刻蝕一個偏振分束器、至少兩個功率分束器以及多個無源相差產生結構；

其中，將偏振分束器與至少兩個功率分束器連接，將每個功率分束器分別與多個無源相差產生結構連接。

可選的，包括：

在所述襯底層上方刻蝕多個隨機光柵，并將一個無源相差產生結構連接多個串連連接的隨機光柵。