基于硅基外腔芯片的窄线宽连续调频激光器

1. 痛点问题

激光雷达在自动驾驶等领域有重要应用。基于调频连续波技术的激光雷达（FMCW Lidar）有着探测距离远、抗干扰和同时测速等优势，被认为是最具应用潜力的激光雷达。激光光源是FMCW激光雷达的核心器件之一，FMCW光源的调频非线性会严重影响激光雷达的分辨率，导致有效工作距离缩短，阻碍激光雷达性能的提升。

2. 解决方案

本成果预期解决目前调频连续波激光雷达（FMCW Lidar）中光源调频非线性的问题。本成果提出一种基于硅基外腔芯片的窄线宽激光器，通过无源硅基外腔芯片反射波长中心频率和反射相位的联合调谐，可以实现高线性的激光输出频率调谐，其原理架构与和实验验证结果如图1所示。从而突破了传统FMCW光源直接通过电流调制进行调频导致的非线性限制，直接产生高线性连续调频光信号。

合作需求

1、需要融资1800~2000万元，完成研发实验室及一期生产线的建设，以及前期工程样品的开发；

2、需要800平米左右万级超净厂房及配套办公面积，希望有兴趣的地区或者园区能够提供优惠的政策与支持；

3、欢迎FMCW激光雷达厂家及其它对FMCW光源有需求的客户合作，联合测试、共同开发；

4、欢迎在硅光设计、光有源、无源耦合及自动化生产等方面的技术、管理专家加盟，共同打造激光雷达的中国光芯，共创美好未来。

本项目拟进行科技成果转化，计划批量制造FMCW光源，并与Lidar厂家开展合作，提供定制化服务，由于产品技术含量高，可望实现较高的毛利率水平。

团队拟投入1800万元实现功能样品和建立一期产品生产线。其中拟投入700万元研发经费继续开发，包括继续改善设计、硅光芯片流片验证、封装耦合工艺开发完善、样品送测并继续改进等，将本技术转换为实用化产品。初级样品验证合格后，拟投入600元新建耦合封装一期生产线，用于FMCW光源产品的批量生产，并将根据市场反馈决定是否继续扩产。

本项目目标客户主要为FMCW Lidar整机厂商，目前已经和华为、摩尔芯光、杭州视光、万集科技等FMCW Lidar的头部企业进行了前期技术交流，客户对本项目技术方案可能实现的高线性非常感兴趣，希望能够加快开发进度，尽快提供可测试的样品，并愿意展开长期合作。

目前解决FMCW光源调频非线性主要采用对光源加光锁相环（OPLL）进行反馈控制，提高光源的调频线性度以满足Lidar系统的要求。如2021年3月，Aurora以一亿美金价格收购团队来自加州大学伯克利分校的FMCW激光雷达初创公司OURS就是采用这一方案。但OPLL结构复杂，而且存在参考臂延迟光纤（约几十米长度），使得整个Lidar难以真正实现固态化、集成化，稳定性也受到影响。目前市场急需一种全固态的解决方案，并要求可以提供满足Lidar系统要求的超高线性度。

初步实验表明，本方案制作的光源可以实现高线性度的调频信号，其输出激光线宽小于3KHz，调频范围大于5GHz，线性度可高达10-8，线性度比传统调频光源技术高3个量级。基于本技术可以制造高线性度的FMCW光源，提供给FMCW Lidar厂家，作为Lidar的光源核心部件。