Figura 1. (a) Diagrama esquemático de la matriz de fase óptica de guía de onda de niobato de litio de película delgada
Figura 2. Dirección de haz bidimensional de la matriz de fase óptica de guía de onda.
Figura 3. Patrón sintetizado en campo lejano que forma la imagen “JNU” controlando simultáneamente la sintonización de la longitud de onda y la modulación de fase.
¡Haz Principal Estrecho, Lóbulos Laterales Bajos! Dirección de Haz Electroóptico de Alto Rendimiento con Matriz de Fase Óptica de Niobato de Litio de Película Delgada
SHANNON, CLARE, IRLANDA, 27 de febrero de 2026 /EINPresswire.com/ — Se anuncia una nueva publicación de Opto-Electronic Sciences; DOI 10.29026/oes.2026.260002. La dirección de haz óptico juega un papel vital en la fotónica moderna, permitiendo tecnologías clave como la comunicación óptica por espacio libre, la detección y el rango de luz (LiDAR) y la manipulación biofotónica. En comparación con los métodos de escaneo mecánico tradicionales, la matriz de fase óptica (OPA), como una solución clave de la tecnología de escaneo de haz totalmente sólida, con ventajas como la ausencia de inercia mecánica, la alta velocidad de respuesta y la alta integración, se ha convertido en un punto focal de investigación actual. Sin embargo, la tecnología OPA integrada existente aún enfrenta desafíos como un haz principal ancho, altos lóbulos laterales y una resolución de escaneo limitada, lo que restringe severamente su aplicación en escenarios de alta precisión y alta relación señal-ruido. En los últimos años, el niobato de litio de película delgada ha proporcionado una prometedora plataforma de fotónica integrada para resolver estos cuellos de botella debido a su excelente efecto electroóptico y baja pérdida óptica. No obstante, lograr tanto un haz principal estrecho como bajos lóbulos laterales simultáneamente dentro de una apertura limitada sigue siendo un problema de larga data y desafiante.
Para abordar este problema, los autores de este artículo proponen un diseño innovador de OPA de niobato de litio de película delgada que permite una dirección de haz electroóptico de alto rendimiento con un haz principal estrecho y lóbulos laterales suprimidos. Este trabajo proporciona un apoyo crucial para el desarrollo de dispositivos de dirección de haz a escala de chip en aplicaciones como las comunicaciones ópticas por espacio libre y LiDAR.
Para abordar el desafío de larga data de equilibrar la calidad del haz y el rendimiento de la dirección en las OPA convencionales, los autores proponen y demuestran experimentalmente un nuevo esquema de dirección de haz electroóptico basado en niobato de litio de película delgada. El objetivo es lograr un avance simultáneo en el ancho de haz estrecho y los bajos lóbulos laterales dentro de una huella de dispositivo compacta.
Aprovechando el fuerte efecto electroóptico del niobato de litio de película delgada, el grupo de investigación introduce múltiples estrategias de diseño innovadoras para realizar una OPA de dirección electroóptica bidimensional de alto rendimiento. Se emplea una estructura de guía de onda de cresta superreticular para suprimir eficazmente la diafonía óptica entre los elementos de matriz adyacentes, lo que conduce a una radiación de campo lejano más limpia. Además, se implementa una matriz no uniformemente espaciada optimizada mediante un algoritmo de optimización de enjambre de partículas para mejorar significativamente la resolución de la dirección al tiempo que se mantiene una supresión eficaz de los lóbulos laterales. Además, la integración de un solo radiador de extremo cónico con rejillas grabadas permite una mayor compresión del ancho del haz principal bajo una condición de apertura limitada. Los resultados experimentales muestran que esta matriz de fase óptica de guía de onda de 16 canales puede lograr un ancho de haz principal de 0,99° × 0,63° utilizando una apertura óptica de solo 140 μm × 250 μm. Al mismo tiempo, logra un amplio campo de visión de dirección bidimensional de 47° × 9,36° y una supresión de lóbulos laterales de 20 dB, lo que demuestra un excelente rendimiento de modulación y dirección electroóptica del haz. Este logro no solo verifica la eficacia de la cooptimización de un haz estrecho, bajos lóbulos laterales y un amplio rango de dirección, sino que también proporciona un prometedor camino tecnológico hacia dispositivos de dirección de haz de alto rendimiento, bajo consumo y que se pueden integrar.
Palabras clave: matrices de guía de onda de niobato de litio no uniformes, guía de onda superreticular, dirección de haz óptico, haz estrecho, bajo lóbulo lateral
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El grupo de investigación sobre la integración híbrida de guías de onda ópticas y dispositivos ópticos micro-nano ha estado profundamente involucrado en la fotónica integrada, esforzándose por superar los cuellos de botella tecnológicos clave. Su investigación principal explora las interacciones luz-materia a escala micro-nano, así como las aplicaciones de generación, transmisión, modulación, detección y detección de luz. El equipo ha logrado resultados significativos en los campos de investigación de guías de onda y dispositivos ópticos micro-nano, publicando numerosos logros significativos en prestigiosas revistas internacionales como Nature Nanotechnology, Light: Science & Applications, Laser & Photonics Reviews, Nano Letters, Research, Applied Physics Letters, Optical Letters, Optical Express y Photonics Research. Su trabajo ha sido apoyado por fondos del Programa Nacional Clave de Investigación y Desarrollo de China, el Proyecto Nacional de Ciencia y Tecnología, la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, el Fondo de Científicos Jóvenes Destacados de Guangdong y el Programa Especial de Apoyo de Guangdong, entre otros.
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Li Y, Deng SY, Ma X et al. Narrow beam and low-sidelobe electro-optic beam steering on thin-film lithium niobate optical phased array. Opto-Electron Sci 5, 260002 (2026). DOI: 10.29026/oes.2026.260002
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