设计并制作了硅基二氧化硅波导阵列相控芯片, 该芯片由分束单元、相位调制单元、输出波导阵列三部分构成, 分束单元采用三级1×2的光分束器级联而成, 相位调制单元采用热光调制方式, 输出部分包含8根密集阵列波导.8根波导输出的光在远场发生干涉, 形成扫描光束, 加电后通过二氧化硅热光效应, 折射率变化0.027%(0.000 4)时, 扫描光束偏转5.5°.该波导相控阵列采用2.0%超高折射率差的硅基二氧化硅波导为材料, 经等离子体增强化学气相沉积法进行材料生长及退火, 再经电感耦合等离子体干法刻蚀技术进行刻蚀, 最后切割抛光制作而成.测试结果表明, 静态下该芯片8条输出阵列波导形成清晰干涉光斑, 在电压达到130 V时, 热调制相位后, 光斑移动5.5°.

论述了光学相控阵的原理,回顾了光学相控阵的发展历程,特别是近年来硅光子相控阵的研究进展。利用与互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺线相兼容的绝缘体上硅(SOI)技术实现了大规模的集成,目前国外报道的最大的硅光子相控阵集成了4096个阵元。在硅光子上实现的二维光束扫描角度可以达到46°×36°,光束宽度只有0.85°×0.18°,天线的损耗小于3 dB,且旁瓣抑制大于10 dB。此外,采用微机电系统(MEMS)器件实现的光学相控阵的光束扫描速度超过0.5 MHz。阐述了各种方式实现光学相控阵的优缺点,并对未来发展前景进行了展望。最后,介绍了光学相控阵在激光雷达、成像、**上的应用。