近日，东南大学电子科学与工程学院张彤团队首次研制了采用光学真延时方案的薄膜铌酸锂基四通道4-bit集成微波光子波束形成芯片，完成了从结构设计到晶圆级芯片制备、再到功能验证的完整研究过程。相关成果以“宽带铌酸锂基集成微波光子波束形成芯片”（Broadband Lithium Niobate Integrated Microwave Photonic Beamforming Chip）为题发表在国际著名学术期刊《激光与光子学评论》上。

在集成光学芯片小型化进程中，铌酸锂凭借诸多优势，作为关键材料成为全球科研团队争相研究的焦点。宽带高频微波光子雷达是目前发展的重点，基于微波移相器的电控波束形成网络存在波束斜视问题只能支持窄带操作，不适合宽带雷达系统和宽带无线通信。传统技术对应的微波光子波束形成组件通常体积较大、可靠性差、工作频率较低。

在该研究中，团队突破性地将数十个微波光子器件，包括电光调制器、光开关、光波导延时线、模斑转换器，集成在了一个15 mm×13 mm的芯片上，实现了大角度多波束扫描（-75.42°至77.58°内11个不同角度）。与国际上报道的基于绝缘体上硅、Si3N4、SiO2和InP等其他波导材料的微波光子波束形成芯片相比，该芯片采用薄膜铌酸锂材料，展现出高频、超宽带延时（2-50 GHz）的显著性能优势，同时具备小尺寸、低功耗的特点。这项工作推动了薄膜铌酸锂基多功能集成微波光子系统的发展，并为宽带片上雷达的实际应用开辟了道路。

高密度集成的光电芯片集成技术是芯片领域最为前沿和重要的发展方向，张彤教授研究团队以片上集成光学器件及系统的实用化为目标，长期致力于将先进的微纳加工工艺技术、光电子学原理等前沿科研方向交叉结合，研制性能优越的光电芯片，已经取得了一系列优异的科研成果。值得一提的是，该工作所展示的芯片在性能上已经达到国际领先水平，在国内现有的技术条件下很有希望实现快速的成果转化和产业化，进步意义明显。

该论文第一作者是东南大学电子科学与工程学院博士生秦妍妍和顾晓文，导师张彤教授为唯一通讯作者。该工作受到江苏省前沿引领技术基础研究重大项目（集成电路专项——光子芯片集成专题）和国家自然基金等科研项目的资助，是光电芯片领域的重要成果。