用于自动驾驶汽车，智能手机和其他应用的缩放激光雷达成像

科罗拉多大学博尔德分校的研究人员开发了一种带有蛇形光学相控阵(SOPA)的硅芯片，可以提高的分辨率和扫描速度激光雷达系统，同时减少体积，使其可扩展到一系列应用。

SOPA基于低损耗光栅波导阵列，支持被动的2D波长控制光束控制。光束通过改变波长来控制。可以同时控制多个相控阵，以产生更大的孔径和更高分辨率的图像。紧凑的波长控制瓦片被有效地封装到阵列中，并且不需要主动控制。这种节省空间的设计能够将标准操作程序可伸缩地平铺到大孔径中。

具有SOPA瓦片阵列的硅芯片。 8 x 4阵列中的32个图块具有略有不同的光栅设计，此处显示了两对匹配的图块以该视角“点亮”。 叠加绘制的是来自两个匹配图块的光束，以及显示平铺波束形成的远场光束干涉图。 由Bohan Zhang和Nathan Dostart提供。

凯尔文·瓦格纳（Kelvin Wagner）教授说：“我们已经找到了如何将二维彩虹放入小小的芯片中的方法。”

研究人员展示了使用1450至1650 nm波长扫描的SOPA砖，可以在紧凑阵列中产生16,500个可寻址点。 他们演示了通过在单个硅光子芯片上从两个单独的OPA发出的光束进行远场干扰的平铺方法。

研究人员认为，SOPA设计是一种有前途的解决方案，可实现用于远程集成光子激光雷达等应用的易于控制的大型2D光束控制孔径。

通过波长控制的硅光子光学相控阵解决的光栅扫描图案。 该图案的弯曲是片上波导系统中色散的指标。 由Nathan Dostart提供。

激光雷达无论是在自动驾驶汽车上还是嵌入在智能手机或增强现实游戏中，都将在面向消费者和企业的未来技术中发挥作用。 “我们正在提出一种使用芯片技术的激光雷达可扩展方法。 这是第一步，是该方法的第一步。”研究人员内森·多斯塔特（Nathan Dostart）表示，他将继续在弗吉尼亚州的NASA兰利研究中心工作。

该研究结果发表在Optica（www.doi.org/10.1364/OPTICA.389006）上。