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圖1制成的OPA芯片 信用：KAIST

KAIST的研究小組開(kāi)發(fā)了硅光學(xué)相控陣（OPA）芯片，該芯片可以作為三維圖像傳感器的核心組件。這項(xiàng)研究是由國(guó)家納米工廠(chǎng)中心（NNFC）的候選人Seong-Hwan Kim和You Jong-Bum You博士。

3-D圖像傳感器將距離信息添加到諸如照片的二維圖像，以將其識(shí)別為3-D圖像。它在包括自動(dòng)駕駛汽車(chē)，無(wú)人機(jī)，機(jī)器人和面部識(shí)別系統(tǒng)在內(nèi)的各種電子設(shè)備中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，這些電子設(shè)備需要精確測(cè)量與物體之間的距離。

許多汽車(chē)和無(wú)人機(jī)公司都致力于基于機(jī)械光檢測(cè)和測(cè)距（LiDAR）系統(tǒng)的3D圖像傳感器系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。但是，由于它采用機(jī)械方法進(jìn)行激光束轉(zhuǎn)向，因此只能變得像拳頭一樣小，并且發(fā)生故障的可能性很高。

OPA作為實(shí)現(xiàn)固態(tài)LiDAR的關(guān)鍵組件而受到了廣泛的關(guān)注，因?yàn)樗鼰o(wú)需移動(dòng)部件就可以電子控制光的方向。硅基OPA體積小，經(jīng)久耐用，并且可以通過(guò)常規(guī)的Si-CMOS工藝進(jìn)行批量生產(chǎn)。

然而，在OPA的發(fā)展中，已經(jīng)提出了關(guān)于如何在橫向和縱向方向上實(shí)現(xiàn)寬光束轉(zhuǎn)向的大問(wèn)題。在橫向方向上，通過(guò)與一維陣列集成的移相器的熱光或電光控制，相對(duì)容易地實(shí)現(xiàn)了寬光束轉(zhuǎn)向。但是縱向光束轉(zhuǎn)向仍然是一項(xiàng)技術(shù)挑戰(zhàn)，因?yàn)橥ㄟ^(guò)改變光的波長(zhǎng)，使用相同的1D陣列只能進(jìn)行狹窄的轉(zhuǎn)向，這在半導(dǎo)體工藝中很難實(shí)現(xiàn)。

圖2.原理圖，顯示了OPA在3D圖像傳感器上的應(yīng)用。信用：KAIST

如果改變光的波長(zhǎng)，則構(gòu)成OPA的元件器件的特性會(huì)改變，這使得難以可靠地控制光的方向以及將波長(zhǎng)可調(diào)激光器集成在基于硅的芯片上變得困難。因此，必須設(shè)計(jì)一種能夠容易地在橫向和縱向兩個(gè)方向上調(diào)節(jié)輻射光的新結(jié)構(gòu)。

電氣工程學(xué)院的Hyo-Hoon Park教授和他的團(tuán)隊(duì)通過(guò)集成可調(diào)輻射器而不是傳統(tǒng)OPA中的可調(diào)激光器，開(kāi)發(fā)了一種超小型，低功耗的OPA芯片，該芯片可實(shí)現(xiàn)寬廣的2D光束轉(zhuǎn)向單色光源。

這種OPA結(jié)構(gòu)可將像蜻蜓一樣小的3-D圖像傳感器最小化。

根據(jù)該團(tuán)隊(duì)的說(shuō)法，OPA既可以用作3-D圖像傳感器，也可以用作將圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到所需方向的無(wú)線(xiàn)發(fā)送器，從而可以在電子設(shè)備之間自由傳遞高質(zhì)量的圖像數(shù)據(jù)。

金說(shuō)：“在以前的作品的OPA結(jié)構(gòu)中集成可調(diào)光源并不是一件容易的事。我們希望我們提出的可調(diào)輻射器的研究朝著將OPA商業(yè)化邁出一大步�！�

尤博士補(bǔ)充說(shuō)：“我們將能夠支持3D圖像傳感器的應(yīng)用研究，特別是通過(guò)智能手機(jī)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)服務(wù)進(jìn)行面部識(shí)別。我們將嘗試在NNFC中準(zhǔn)備一個(gè)處理平臺(tái)，以提供3D核心技術(shù)。 D圖像傳感器制造。”