硅基集成激光雷達(dá)技術(shù)

（中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所，北京100083）

(Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China)

激光雷達(dá)俗稱LiDAR，是一種使用激光脈沖來測量障礙物距離的傳感技術(shù)。早先激光雷達(dá)僅限于政府和軍事應(yīng)用，隨著技術(shù)的進(jìn)步和激光雷達(dá)制造成本的降低，它廣泛地滲透到工業(yè)和商業(yè)領(lǐng)域。這項(xiàng)技術(shù)可以快速、準(zhǔn)確識(shí)別前方障礙物目標(biāo)，已成為無人駕駛、無人機(jī)、智能機(jī)器人等領(lǐng)域的關(guān)鍵傳感技術(shù)，近年來吸引了眾多科研人員及高科技公司的關(guān)注。根據(jù)最新報(bào)告顯示，2022年全球激光雷達(dá)市場規(guī)模預(yù)計(jì)將達(dá)到52億美元，2017—2022年間年均復(fù)合增長率將達(dá)25.8%。法國市場研究與戰(zhàn)略咨詢公司Yole Development表示，汽車應(yīng)用激光雷達(dá)市場增長趨勢將持續(xù)到2032年，屆時(shí)市場將達(dá)到280億美元。

目前，基于機(jī)械式的激光雷達(dá)雖然較為成熟，但因體積大、價(jià)格高、調(diào)試裝配復(fù)雜、機(jī)械部件壽命短等特點(diǎn)，大規(guī)模應(yīng)用受到限制。另一種是利用微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）的激光雷達(dá)，它會(huì)把所有的機(jī)械部件集成到單個(gè)芯片，利用半導(dǎo)體工藝生產(chǎn)。它可以取消機(jī)械旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，是降低激光雷達(dá)成本的一種方式，屬于“混合固態(tài)”式。該激光雷達(dá)光路復(fù)雜，掃描效率受微振鏡面積限制，且測試結(jié)果重復(fù)性難以保證。另外，MEMS環(huán)境適應(yīng)性相對(duì)較差，不易通過車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，還不能大規(guī)模應(yīng)用在無人駕駛等領(lǐng)域。

純粹的固態(tài)LiDAR主要有相控陣激光雷達(dá)、Flash激光雷達(dá)和基于時(shí)間飛行原理（TOF）相機(jī)3種。它們都沒有機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，可以稱之為固態(tài)LiDAR。Flash激光雷達(dá)和TOF相機(jī)在功耗、探測距離等方面局限性很大，需要較高的激光能量（一般需要固體激光器或多個(gè)半導(dǎo)體激光器的陣列），光功率很大，可能傷到人眼。

相控陣激光雷達(dá)主要利用光學(xué)相控陣（OPA）技術(shù)來實(shí)現(xiàn)光束掃描。激光光源經(jīng)過光分束器后進(jìn)入光相位控制陣列，通過在相位控制陣列上外加控制的方式改變光波的相位，利用光波相位差來實(shí)現(xiàn)光束掃描，其原理類似于多縫干涉。與機(jī)械式掃描技術(shù)相比，OPA作為新型的光學(xué)掃描技術(shù)具有尺寸小、指向靈活、掃描速度快、功耗低、成本低、精度高等優(yōu)點(diǎn)。硅基最大的優(yōu)點(diǎn)是雷達(dá)所需要的電驅(qū)動(dòng)芯片、算法處理及成像芯片，甚至探測都可以利用硅基成熟的微電子技術(shù)來實(shí)現(xiàn)單片集成；因此，硅基光學(xué)相控陣激光雷達(dá)是近年最前沿的研究熱點(diǎn)之一。硅基相控陣激光雷達(dá)就是將光源、光分束器、相位調(diào)制器、光轉(zhuǎn)束器、探測器等集成在幾平方毫米的區(qū)域，快速識(shí)別遠(yuǎn)方目標(biāo)。近幾年，有很多關(guān)于利用硅基光子集成技術(shù)制作相控陣激光雷達(dá)發(fā)射天線的報(bào)道。眾多研究機(jī)構(gòu)和高技術(shù)公司如麻省理工學(xué)院（MIT）、加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校（UCSB）、英特爾（Intel）、根特大學(xué)、哥倫比亞大學(xué)、Analog Photonics、Voyant Photonis和中科院半導(dǎo)體研究所等，都已開展相關(guān)研究并取得不錯(cuò)的成果[1-15]。我們預(yù)測，硅基激光雷達(dá)的成本將降到幾十美元。憑借價(jià)格的優(yōu)勢，這種高性能全固態(tài)激光雷達(dá)的革新勢必能推動(dòng)工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)器人、無人機(jī)及虛擬現(xiàn)實(shí)等跨越式發(fā)展，市場潛力巨大。

除了硅基相控陣技術(shù)實(shí)現(xiàn)的激光雷達(dá)外，另外一種基于硅基光開關(guān)陣列實(shí)現(xiàn)的激光雷達(dá)技術(shù)也逐漸被越來越多的研究者所關(guān)注。所述的硅基光開關(guān)陣列激光雷達(dá)是通過將激光器發(fā)射的光經(jīng)過硅基上的光開關(guān)陣列傳輸?shù)教囟ㄎ恢玫墓鈱W(xué)天線，并配合天線上方設(shè)置的透鏡實(shí)現(xiàn)光束偏轉(zhuǎn)。其中，透鏡位于光學(xué)天線上方一倍焦距處。根據(jù)焦平面定理，空間中不同方向的平行光經(jīng)過透鏡會(huì)在焦平面上匯聚，也就是聚焦到特定位置的光學(xué)天線上。相較于硅基相控陣技術(shù)，這種架構(gòu)的硅基激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)起來更加簡單，只需要將級(jí)聯(lián)的光開關(guān)打開或關(guān)閉即可，不需要多路聯(lián)調(diào)。配合透鏡，等效的天線口徑遠(yuǎn)大于硅基相控陣形式的激光雷達(dá)，這更利于信號(hào)光的發(fā)射和探測。目前，此架構(gòu)的硅基激光雷達(dá)技術(shù)已經(jīng)被很多研究單位所驗(yàn)證，例如雅典大學(xué)、哥倫比亞大學(xué)、MIT、上海交通大學(xué)和日本橫濱國立大學(xué)等都已取得初步成果[16-20]。其中，日本橫濱國立大學(xué)通過采用特殊透鏡，實(shí)現(xiàn)了40°× 4.4°的二維掃描，并且光斑發(fā)散角小于0.15°。這個(gè)結(jié)果已經(jīng)可以和512通道的硅基相控陣激光雷達(dá)相媲美，但是實(shí)現(xiàn)方式卻極其簡單。

綜上所述，各種形式的激光雷達(dá)具有各自的特點(diǎn)，表1對(duì)比了上述各種激光雷達(dá)的性能差異。下面我們詳細(xì)介紹全球硅基相控陣激光雷達(dá)和硅基光開關(guān)陣列激光雷達(dá)的研究情況。

1 硅基相控陣激光雷達(dá)

相控陣激光雷達(dá)主要利用光束間的相位差來控制光束方向。相比于傳統(tǒng)的機(jī)械光束掃描裝置，相控陣激光雷達(dá)極大地減小了尺寸，降低了能耗，常用來實(shí)現(xiàn)光控相控陣的材料有鈮酸鋰、液晶、壓電陶瓷。鈮酸鋰制作的相控陣主要利用普克爾效應(yīng)和克爾效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)電場對(duì)光波導(dǎo)相位的調(diào)控。光束掃描的速度很快，可達(dá)皮秒量級(jí)；但操作電壓高，功耗非常大，掃描角度較小。此外，相對(duì)較大的相移器間隔、小的孔徑填充因子和較大的插入損耗也阻礙了它的發(fā)展。液晶技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是所需驅(qū)動(dòng)電壓較低、功耗小、使用壽命長、掃描角度較大；缺點(diǎn)是熱穩(wěn)定性差，工作波長范圍受限制且響應(yīng)速度較慢，響應(yīng)速度通常為毫秒量級(jí)。壓電陶瓷電光系數(shù)大、透射光譜寬、損耗低且價(jià)格便宜，利用壓電陶瓷實(shí)現(xiàn)光控掃描速度較快，一般為納秒量級(jí)；但是所需的工作電壓非常高（約為1 kV）且造價(jià)較高，不適合民用。

表1 不同形式激光雷達(dá)性能對(duì)比

隨著硅基光電子集成技術(shù)的迅猛發(fā)展，硅基光子學(xué)技術(shù)已被廣泛研究，在一個(gè)芯片上可以集成成千上萬個(gè)光電子器件。利用硅基光電子集成技術(shù)制作的器件，工作在光通信波段，可以與光纖網(wǎng)絡(luò)直接互聯(lián)。相比于傳統(tǒng)的工作在可見光波段和近紅外波段的器件，此工作波段處于人眼安全的范疇（1.4～2.0 μm），有利于光控相控陣的產(chǎn)品進(jìn)入民生領(lǐng)域。同時(shí)，硅基光電子技術(shù)與集成電路技術(shù)完全兼容，可在單片上同時(shí)集成光束掃描器件與電控制邏輯電路，有利于實(shí)現(xiàn)智能化控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)集成等。

隨著互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）工藝的成熟，越來越多的OPA相關(guān)研究將焦點(diǎn)放在基于絕緣襯底上的硅（SOI）的OPA上。2009年，根特大學(xué)的K. VAN ACOLEYEN等報(bào)道的一維光學(xué)相控陣如圖1（a）所示[1]，該相控陣通過熱光調(diào)諧來改變相位。由于采用的是移相器整體加熱的方法，掃描角度較小，在1 550 nm波長下的掃描角度僅為2.3°；但波長調(diào)諧實(shí)現(xiàn)的掃描角度為14.1°。2010年，該課題組在之前研究的基礎(chǔ)上又報(bào)道了基于波長調(diào)諧的二維光學(xué)相控陣[2]，實(shí)現(xiàn)了0.24°/nm的轉(zhuǎn)向速度，天線損耗小于3 dB。2011年，基于熱光調(diào)諧的16個(gè)陣元的光學(xué)相控陣被提出，具有23°的視場范圍，同時(shí)通過減小波導(dǎo)間距可以有效增加視場范圍[3]。

2011年，加州大學(xué)的 J. K.DOYLEND等同樣采用了波長調(diào)諧和移相器單個(gè)加熱的方式，制備了16通道的二維轉(zhuǎn)向光相控陣列[4]，如圖1（b）所示。該方式在調(diào)相的方向上實(shí)現(xiàn)了20°的掃描角度，調(diào)波長時(shí)實(shí)現(xiàn)了14°的掃描角度，遠(yuǎn)場分辨率小于1°，背景抑制比超過10 dB。

▲圖1 所報(bào)道的各硅基光學(xué)相控陣芯片示意圖

對(duì)于周期性的波導(dǎo)光學(xué)相控陣來說，由于相鄰波導(dǎo)之間擁有相同的相位差，在遠(yuǎn)場干涉時(shí)容易出現(xiàn)旁瓣，造成主瓣能量損失、波束展寬，影響波束掃描效果。2011年，德克薩斯大學(xué)的D. KWONG等首次報(bào)道了一種如圖1（c）所示的非周期性的OPA結(jié)構(gòu)[5]。該結(jié)構(gòu)輸入端經(jīng)過1×12的多模干涉器（MMI）耦合進(jìn)入不等間距的直波導(dǎo)，通過熱調(diào)的方式實(shí)現(xiàn)調(diào)相，在遠(yuǎn)場不同方向上發(fā)生干涉，從而實(shí)現(xiàn)波束掃描。這樣一來，熱光調(diào)諧單元后還有時(shí)延線，可以補(bǔ)償非等間距波導(dǎo)所引入的相位差，從而使得在不加熱的情況下，不會(huì)發(fā)生波束的偏轉(zhuǎn)。

2013年，MIT在SOI上實(shí)現(xiàn)成像用大規(guī)模二維光學(xué)光相控陣[6]，如圖2（a）所示。該器件采用直接給硅波導(dǎo)加熱的方式進(jìn)行熱光調(diào)制，加熱效率較高。另外，該相控陣列的64×64（4 096）個(gè)納米天線均集成在一塊硅芯片上，實(shí)現(xiàn)最大規(guī)模二維OPA；器件的尺寸卻只有576 μm×576 μm。但由于陣元密集、量大，電調(diào)諧掃描僅在8×8上展示，掃描角度較小。

2014年，MIT的 A.YAACOBI等人采用兩側(cè)淺刻蝕的光柵天線和直接給硅波導(dǎo)加熱的方式[7]，研制出了51°的大掃描角度OPA。器件最大電壓信號(hào)為10.6 V時(shí)，每個(gè)天線只消耗18 mW的能量，具有100 kHz的掃描速度。該系統(tǒng)可在波長范圍1.2～ 3.5μm內(nèi)工作。

2016年，MIT的C.V. POULTON等采用分組級(jí)聯(lián)移相器的方式來補(bǔ)償相位噪聲，減少控制電極的數(shù)量[8]，從而設(shè)計(jì)出了小光束寬度、大轉(zhuǎn)向范圍的OPA。如圖2（b）所示，該器件采用了三級(jí)級(jí)聯(lián)，包含50個(gè)光柵天線，器件尺寸為1 200 μm×200 μm，光束寬度為0.85°×0.18°。在加熱功率為1.2 W下，波長從1 454～1 641 nm調(diào)諧時(shí)，器件的掃描范圍可達(dá)46°×36°。

2016年，Intel公司的Hutchison等人采用一維非等間距光柵和淺刻蝕光柵天線的方式，實(shí)現(xiàn)了迄今轉(zhuǎn)向角最大的一維高分辨率OPA[9]。調(diào)相時(shí)其掃描角度為80°，可分辨500個(gè)點(diǎn)，波長調(diào)諧方向則可實(shí)現(xiàn)17°的光束掃描。二維掃描時(shí)可分辨6 000個(gè)點(diǎn)，兩個(gè)方向上的發(fā)散角均為0.14°，器件結(jié)構(gòu)如圖2（c）所示。

在OPA的研究中，改善光柵天線的性能一直是研究的重點(diǎn)之一。增加單根光柵天線上的有效光柵數(shù)量，能有效改善波長調(diào)諧方向的光束發(fā)散特性。2018年，哥倫比亞大學(xué)的Moshe等在硅波導(dǎo)上引入了氮化硅（光柵齒采用氮化硅材料），如圖2（d）所示[10]。該方法利用SiN-Si對(duì)光擾動(dòng)作用小的特性（相比于Si-SiO2結(jié)構(gòu)），將單根光柵天線的有效口徑延長至1 mm，有效增加了單根光柵天線上的有效光柵數(shù)量，從而使波長調(diào)諧方向上的發(fā)散角降低到0.089°。

電光混合集成在同一個(gè)芯片上能大大縮小器件的整體尺寸，同時(shí)能提升器件的整體性能，這是硅基光子集成技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢。2018年，南加州大學(xué)S. WON等報(bào)道了控制電路和光路混合集成在同一個(gè)芯片上的大規(guī)模OPA[11]，如圖3（a）所示。該器件采用180 nm CMOS工藝，在5.7 mm×6.4 mm的芯片上制作了1 024路波導(dǎo)光柵、1 192個(gè)移相器、168個(gè)衰減器、136個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器和其他電學(xué)或光學(xué)元器件。該OPA能達(dá)到0.03°的分辨率。

▲圖3 所報(bào)道各硅基光學(xué)相控陣芯片示意圖

2018年，美國MIT的M. R. WATTS團(tuán)隊(duì)在之前工作的基礎(chǔ)上，報(bào)道了512路OPA芯片[12]，實(shí)現(xiàn)了25 m探測距離，并對(duì)所提出的激光雷達(dá)芯片進(jìn)一步改進(jìn)，于2019年實(shí)現(xiàn)了接近200 m的測距。該實(shí)驗(yàn)成果是硅基相控陣激光雷達(dá)實(shí)用性的極有利證明，其芯片結(jié)構(gòu)及探測性能如圖3（b）所示。該硅基相控陣激光雷達(dá)采用雙層SiN結(jié)構(gòu)的天線實(shí)現(xiàn)了超過90%的定向發(fā)射、10 ns調(diào)相上升沿的調(diào)相速率、低至2 uW的2π調(diào)相功耗，掃描范圍達(dá)到了56°×15°。

進(jìn)一步地，M. R. WATTS和加州大學(xué)伯克利分校的V. STOJANOVIC團(tuán)隊(duì)聯(lián)合提出了硅基OPA芯片和CMOS驅(qū)動(dòng)電路的三維集成[13]。其具體方式是采用氧化層通孔技術(shù)，將倒扣的硅基OPA芯片與對(duì)應(yīng)的CMOS驅(qū)動(dòng)電路垂直互聯(lián)，如圖3（c）所示。通過這種集成封裝的形式，可以大大減小整個(gè)激光雷達(dá)的體積，使其更容易被鑲嵌在特定應(yīng)用場景的對(duì)應(yīng)設(shè)備上。

2019年，UCSB報(bào)道 了240路OPA芯片[9]，如圖3（d）所示。該芯片采用SiN/Si雙層結(jié)構(gòu)光柵作為光學(xué)天線，該光柵可實(shí)現(xiàn)厘米量級(jí)的有效天線口徑，使光斑發(fā)散角達(dá)到0.02°。另外，該芯片采用ⅢⅤ-Si混合的集成調(diào)制器，并可以將調(diào)制速率提高到1 GHz，調(diào)制功耗小于3 nW，而只引入0.1～0.5 dB的損耗。

2020年1月，美國哥倫比亞大學(xué)的M. LIPSON團(tuán)隊(duì)報(bào)道了最新的512路估計(jì)OPA芯片[14]，如圖3（e）所示。該芯片采用一種對(duì)多次光循環(huán)波導(dǎo)進(jìn)行加熱的熱光移相器結(jié)構(gòu)，使得在很小的芯片范圍內(nèi)，使用很低的功耗就可實(shí)現(xiàn)π相移。具體地，通過一系列回旋的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，使得波導(dǎo)中激光的模式從橫電（TE0）不斷變化到TE6，并再從TE6變化到TE0后輸出。在此變化過程中，激光不斷經(jīng)過加熱區(qū)域，從而使得加熱效率提高了接近9倍。這是目前所報(bào)道的功耗最低的熱光調(diào)相方式，具體調(diào)相功耗為1.7 mW/π，并且其OPA芯片實(shí)現(xiàn)了70°×6°的二維掃描。

中國對(duì)硅基光學(xué)相控陣的研究起步相對(duì)較晚，主要的高校和科研機(jī)構(gòu)有中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所、上海交通大學(xué)、北京大學(xué)、清華大學(xué)、浙江大學(xué)等，它們基本上都是從2016年以后相繼開展相關(guān)研究，與其他國家有著5年以上的差距，所研制光學(xué)相控陣芯片也處于原理驗(yàn)證及各分立器件優(yōu)化階段，性能上也有很大差距，尤其是在角分辨率、掃描速度、探測距離等方面。其中，本研究團(tuán)隊(duì)從2017年開始著力于硅基OPA芯片的開發(fā)，目前已取得了較大進(jìn)展，在中國處于領(lǐng)先水平。本團(tuán)隊(duì)提出了氮化硅-硅雙層OPA芯片[15]，如圖4所示。該芯片結(jié)合了硅的優(yōu)良調(diào)制特性和氮化硅的低損耗特性，大大提高了單層硅光學(xué)相控陣的性能，并采用獨(dú)創(chuàng)的整體型光學(xué)天線實(shí)現(xiàn)了96°的掃描范圍。

2 硅基光開關(guān)陣列激光雷達(dá)

由于硅基相控陣激光雷達(dá)具有較高的技術(shù)門檻，近幾年越來越多的團(tuán)隊(duì)開始研究一種新型的硅基激光雷達(dá)形式——硅基光開關(guān)陣列激光雷達(dá)。該形式的激光雷達(dá)同樣是全固態(tài)的，沒有任何機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，并且工作方式極其簡單，是一種性價(jià)比較高的激光雷達(dá)方案。

2018年，雅典大學(xué)的C.CHAINTOUTIS等提出了基于芯片上不同位置光學(xué)天線加透鏡的形式實(shí)現(xiàn)光束轉(zhuǎn)向[16]，如圖5（a）所示。該方式雖然是在InP平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)的，卻開創(chuàng)了該形式激光雷達(dá)的先河。不同位置的光學(xué)天線發(fā)射的光束經(jīng)過上方的透鏡可以實(shí)現(xiàn)不同方向的光束偏轉(zhuǎn)。區(qū)別于OPA方案，該方案不需要多路聯(lián)調(diào)光相位，只需要將光束在片上切換至特定位置的天線即可。該方案工作方式簡單，且不需要很大規(guī)模的驅(qū)動(dòng)電路。

同年，美國MIT的S. A. SKIRLO等在SiN平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了二維掃描[17]，如圖5（b）所示。該芯片獨(dú)特的將透鏡設(shè)置在片上并位于一個(gè)整體光學(xué)天線前端。通過前端光開關(guān)陣列將光在片上切換至不同位置，并經(jīng)過片上的透鏡實(shí)現(xiàn)一維轉(zhuǎn)向，然后當(dāng)光經(jīng)過后端整體光學(xué)天線時(shí)，改變波長，可以實(shí)現(xiàn)另外一個(gè)維度的光束轉(zhuǎn)向。兩個(gè)方向的掃描相結(jié)合，最終實(shí)現(xiàn)了38.8°×12°的二維掃描。

▲圖4 氮化硅-硅雙層光學(xué)相控陣芯片

▲圖5 所報(bào)道各硅基光開關(guān)激光雷達(dá)芯片示意圖

2019年，上海交通大學(xué)的陳建平團(tuán)隊(duì)在SiN平臺(tái)上制備了基于光開關(guān)陣列的4×4天線陣列[18]，如圖5（c）所示。該天線陣列原理性驗(yàn)證了光開關(guān)陣列加透鏡形式的激光雷達(dá)芯片的可行性。

除了以上所述的常規(guī)光學(xué)透鏡之外，我們也可以采用一些其他形式的透鏡來實(shí)現(xiàn)。2019年，哥倫比亞大學(xué)M. LIPSON團(tuán)隊(duì)提出了基于光開關(guān)網(wǎng)絡(luò)加超透鏡的激光雷達(dá)芯片[19]，如圖5（d）所示。所提出的4×4陣列制備于頂硅220 nm的SOI襯底上，實(shí)現(xiàn)了12.4°×26.8°的二維掃描，0.8°的光斑發(fā)散角。其中，超透鏡被制作于硅片上，具有68%的透過率。

▲圖6 光學(xué)晶體波導(dǎo)光開關(guān)陣列加特殊透鏡激光雷達(dá)

2020年，日本橫濱大學(xué)的TOSHIHIKO B.團(tuán)隊(duì)采用光開關(guān)網(wǎng)絡(luò)加特殊透鏡的形式[20]，如圖6所示。他們在硅光平臺(tái)上制作了光學(xué)晶體型的波導(dǎo)及左右對(duì)稱1×16光開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，并采用一個(gè)定制的特殊形狀的透鏡，實(shí)現(xiàn)了40°×4.4°的二維掃描，光斑發(fā)散角為0.15°，可分辨發(fā)射光斑有效點(diǎn)數(shù)為4 256個(gè)。該芯片性能可媲美512路OPA芯片，但更容易實(shí)現(xiàn)。這對(duì)光開關(guān)陣列加透鏡形式的激光雷達(dá)芯片的發(fā)展起到極大的推動(dòng)作用，未來將會(huì)受到越來越多的研究者的青睞。

雖然硅基光開關(guān)陣列形式的激光雷達(dá)芯片在近幾年受到越來越多的研究者的青睞，但其本身存在一定局限性，最主要是受限于光開關(guān)陣列的規(guī)模。由于光開關(guān)形式的激光雷達(dá)芯片是通過切換不同的光學(xué)天線來實(shí)現(xiàn)不同角度的掃描。若要滿足實(shí)際運(yùn)用的需求，則需要非常多的光學(xué)天線，也就是需要非常大的光開關(guān)陣列，這將使得片上的光損耗非常大。所以這種形式的激光雷達(dá)芯片仍需要進(jìn)一步研究，直到解決上述問題并最終滿足實(shí)用需求。

3 結(jié)束語

激光雷達(dá)作為自動(dòng)駕駛技術(shù)的核心部件，受到廣泛關(guān)注。其中，硅基集成的全固態(tài)激光雷達(dá)更是被譽(yù)為下一代產(chǎn)品，將替代現(xiàn)有的機(jī)械式或MEMS激光雷達(dá)。本文中，我們論述了硅基相控陣激光雷達(dá)和硅基光開關(guān)陣列激光雷達(dá)的工作原理及發(fā)展歷程，并對(duì)比了這兩種形式激光雷達(dá)各自的特點(diǎn)。其中，硅基相控陣激光雷達(dá)的研究開展較早，目前已取得顯著成果；硅基光開關(guān)陣列激光雷達(dá)開展較晚，但是由于其極其簡單的實(shí)現(xiàn)方式將得到迅猛的發(fā)展。目前，以上這兩種架構(gòu)的硅基激光雷達(dá)均處于研發(fā)階段，國際上還沒有相關(guān)產(chǎn)品的報(bào)道。希望經(jīng)過科研人員的不斷努力與創(chuàng)新，硅基相控陣激光雷達(dá)能夠早日達(dá)到商用水平。