Circular Optical Phased Arrays with Radial Nano-Antennas
Notice bibliographique
Résumé
On-chip optical phased arrays (OPAs) are the enabling technology for diverse applications, ranging from optical interconnects to metrology and light detection and ranging (LIDAR). To meet the required performance demands, OPAs need to achieve a narrow beam width and wide-angle steering, along with efficient sidelobe suppression. A typical OPA configuration consists of either one-dimensional (1D) linear or two-dimensional (2D) rectangular arrays. However, the presence of grating sidelobes from these array configurations in the far-field pattern limits the aliasing-free beam steering, when the antenna element spacing is larger than half of a wavelength. In this work, we provide numerical analysis for 2D circular OPAs with radially arranged nano-antennas. The circular array geometry is shown to effectively suppress the grating lobes, expand the range for beam steering and obtain narrower beamwidths, while increasing element spacing to about 10 μm. To allow for high coupling efficiency, we propose the use of a central circular grating coupler to feed the designed circular OPA. Leveraging radially positioned nano-antennas and an efficient central grating coupler, our design can yield an aliasing-free azimuthal field of view (FOV) of 360°, while the elevation angle FOV is limited by the far-field beamwidth of the nano-antenna element and its array arrangement. With a main-to-sidelobe contrast ratio of 10 dB, a 110-element OPA offers an elevation FOV of 5° and an angular beamwidth of 1.14°, while an 870-element array provides an elevation FOV up to 20° with an angular beamwidth of 0.35°. Our analysis suggests that the performance of the circular OPAs can be further improved by integrating more elements, achieving larger aliasing-free FOV and narrower beamwidths. Our proposed design paves a new way for the development of on-chip OPAs with large 2D beam steering and high resolutions in communications and LIDAR systems.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».