中国科学院张楠楠
所展示的蛇形OPA设计的三维示意图
光栅天线、移相器和两个蛇形部分之间的附加长度分别用绿色、白色和黑色圈出
信用:XIOPM 芯片级硅光子学光学相控阵广泛应用于自由空间通信
然而，由于光学器件设计和制造的限制，二维(2D) OPA中天线之间的距离通常远大于光学波长
实际应用需要减小天线距离以消除高阶干扰并最小化旁瓣
在典型的2D运算放大器设计中，每个天线单元由天线、移相器和定向耦合器组成
在定向耦合器的两级分支架构中，串行配置通常会限制天线距离并导致损耗
这种分支结构不能同时最大化光功率效率和减小天线之间的距离
为了消除使用长的定向耦合器和串行配置的权衡，研究人员
中国科学院西安光学精密机械研究所的张文富展示了一种蛇形OPA设计
结果发表在《应用光学》上
在他们的设计中，研究人员使用了直光栅天线，它允许少量的光以设计的角度散射出平面，而其余的光也可以通过
光栅由涂有二氧化硅的硅波导制成
此外，在光栅的底部添加了银层，以提高向上的衍射效率
移相器被设计成S形弯曲器，放置在连接到波导的两个相邻光栅天线之间，模拟透射率为99
9%
光栅天线和移相器紧密排列在多层蛇状结构中，以减小整体尺寸
他们为蛇形部分的九个移相器使用了不同的弯曲半径，有意引入非周期性以减少高阶干扰
仿真结果表明，9×9天线阵达到了98
在x和y方向上，超过66微米长度的光工作效率为4%
与具有相同功率效率的9×9分支设计相比，这导致线性尺寸减少30%
蛇形设计可以通过调整光栅齿高和其他天线数量或光功率效率来优化
他们检查了天线输出不均匀性的影响，结果表明高性能天线阵列具有相当大的设计空间
他们还研究了蛇形设计中天线距离缩短的问题
结果表明，天线数量适中的2D运算放大器设计对天线范围的缩小有显著的好处
这种设计可以显著减小天线之间的距离，同时保持较高的光功率效率
这对2D运算放大器的设计和应用具有一定的指导意义
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