CN119376126A - 一种基于薄膜铌酸锂的二维光束扫描装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于薄膜铌酸锂的二维光束扫描装置，本装置公开的光传输区中包括若干个依次连接的电光开关，电光开关扩展为具有Log₂(N)阶的1×N的开关阵列，使光传输区形成一个输入端和N个输出端。当实现光束扫描时，调控级联的电光开关控制光束从N个输出端口中的某一个输出，并进入指定辐射器，完成光束在波导层的扫描。此过程仅有Log₂(N)个电光开关被打开，因此器件功耗仅为一个电光开关的Log₂(N)倍，同时具有扫描速度快、功耗损失低等优势，且光输出区阵列有若干个光辐射器，形成平面二维阵列，通过控制级联的电光开关阵列，使得多个辐射器被同时点亮可以实现高速、低损耗的二维显示功能。

Description

一种基于薄膜铌酸锂的二维光束扫描装置

技术领域

本发明属于电光开关技术领域，涉及一种基于薄膜铌酸锂的二维光束扫描装置。

背景技术

激光雷达技术以其独特的优势在自动驾驶、三维测绘、环境监测等领域扮演着不可或缺的角色。激光雷达通过发射和接收激光脉冲，精确测量物体的距离和速度，并通过光束转向装置实现对周围环境的高分辨率距离和速度的探测。传统的光束转向装置，如机械旋转镜和微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)镜，由于存在机械的运动部件，因此容易受到外部震动的影响，导致有限的光束转向速度和较差的可靠性。

全固态光束转向技术不含任何运动部件，显著提升了器件的光束转向速度和可靠性，例如光学相控阵(Optical Phased Array,OPA)、透镜辅助焦平面阵列(Focal PlaneArray,FPA)、液晶空间光调制器(Spatial Light Modulator,SLM)等。受限于液晶材料本身的限制，其器件具有较慢的光束转向速度。另外，OPA工作时所有相移器同时运行，不仅需要复杂的电路控制，而且引入更高的功率消耗和光学损耗，以及有限的旁瓣抑制比。相比之下，FPA仅需要操作log₂(N)个光开关，即可控制N个光发射器，这大大降低了控制复杂度、功率消耗和光学损耗。

目前的FPA主要有两种类型：基于MEMS光开关的FPA、基于热光效应的FPA。

基于MEMS的FPA，如文献“Alarge-scale microelectromechanical-systems-based silicon photonics LiDAR”(Nature,2022,603,7900:253-258)所述。该方案采用硅波导设计MEMS开关实现光束选址以及光束偏转。但由于硅波导存在双光子吸收，波导内无法承受超过10mW功率，限制了器件的输出功率。其次，MEMS光开关是通过静电吸引力控制悬空硅波导的上下运动实现光路的通断，运行速度较慢，仅有1.1μs。

基于热光效应的FPA，该方案的波导材料包括硅、氮化硅和氧化硅等，均利用硅光子的热光系数设计光开关。如文献“Two-dimensional scanning of silicon-based focalplane array with field-of-view splicing technology(Optics Express,2023,31,2,1464-1474)所述在硅波导的上方放置加热电极，通过热传导去实现相位调制。在马赫-曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder interferometer,MZI)结构的基础上设计热光开关，最终通过片外透镜实现光束偏转。但是热光开关速度仅有43μs，功耗高达50mW/π。

上述FPA的两种类型均存在一定的问题，基于MEMS的FPA，利用MEMS的静电吸附力控制硅波导的上下移动，进而实现光路的通断。由于存在机械的运动部件，因此该器件容易受到外部振动的影响，稳定性差；其次器件的光束扫描速度取决于MEMS光开关的运行速度，即提供静电力的外部电路的速度。目前该方案最高仅能微秒级别的扫描速度。而基于热光效应的FPA，该方案利用硅光子的热光系数实现相位调制，是一种固态的光束扫描器件，具有较高的稳定性和使用寿命。但在电极与波导的垂直布局下，其热传导的调制方式导致光束扫描速度被限制在微秒量级，同时加热电极的热吸收也导致该方案高达毫瓦级别的损耗。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中在完成光束转向时，速度慢且功耗损失大的问题，提供一种基于薄膜铌酸锂的二维光束扫描装置。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种基于薄膜铌酸锂的二维光束扫描装置，包括由下至上依次分布的衬底层、掩埋层、薄膜铌酸锂层和加载波导层；

所述加载波导层包括依次相连的光耦合区、光传输区和光输出区；

所述光传输区包括若干个依次连接的电光开关，所述若干个依次连接的电光开关使光传输区形成一个输入端和若干个输出端，所述输入端与光耦合区的输出端连接；

所述光输出区阵列有若干个光辐射器，所述若干个光辐射器的输入端与光传输区的若干个输出端依次对应连接；

所述电光开关的一侧间隔设置电极。

本发明的进一步改进在于：

所述若干个依次连接的电光开关包括若干个首尾相连的级联；

若干个首尾相连的级联包括第一级联，所述第一级联包括一个电光开关，第一级联的电光开关包括若干个输出端，第一级联的每个输出端分别连接第二级联的每个输入端；

若干个首尾相连的级联中，最后一个级联包括若干个输出端，最后一个级联的若干个输出端均连接光传输区的输入端。

所述若干个首尾相连的级联中，每个级联的输出端的数量大于输入端的数量。

所述若干个依次连接的电光开关包括依次连接的第一级联、第二级联和第三级联；

所述第二级联包括两个平行分布的电光开关，两个电光开关设置四个输出端，两个平行阵列的电光开关的输入端分别与第一级联开关的输出端连接；

所述第三级联包括四个平行阵列的电光开关，四个平行阵列的电光开关设置八个输出端，四个平行阵列的电光开关的输入端分别与第二级联中的四个输出端连接。

所述电光开关包括依次连接第一分束器、双通道行波调制器和第二分束器；

所述第一分束器的输入端有一个，输出端包括两个；

所述第二分束器的输入端和输出端均包括两个。

所述光辐射器设置有N个，N≥4。

所述N个光辐射器的分布方式为n×m，其中，n表示光辐射器分布的行数，m表示光辐射器分布的列数，n和m均大于等于2。

每相邻的两个光辐射器之间的距离大于等于100μm。

所述N个光辐射器分布时，行间距为300μm，列间距为400μm。

一种基于本发明所述装置的扫描方法，包括以下步骤：

片外光源通过光耦合区耦合进入片上波导，沿光耦合区的输出端进入光传输区；

在光传输区中，光束选择性的从其中一路输出端输入至对应的光辐射器中；

光辐射器将光束输送至片外透镜，完成光束扫描。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开了一种基于薄膜铌酸锂的二维光束扫描装置，本装置公开的光传输区中包括若干个依次连接的电光开关，电光开关扩展为具有Log₂(N)阶的1×N的开关阵列，使光传输区形成一个输入端和若干个输出端，当实现光束扫描时，调控级联的电光开关以控制光束从N个输出端口中的某一个输出，并进入指定辐射器，完成光束在波导层的扫描，此过程仅有Log₂(N)个电光开关被打开，因此器件功耗仅为一个电光开关的Log₂(N)倍，扫描速度快，功耗损失低，且光输出区阵列有若干个光辐射器，形成平面二维阵列，通过控制级联的电光开关阵列，使得多个辐射器被同时点亮可以实现高速、低损耗的二维显示功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明提出的一种基于薄膜铌酸锂的二维光束扫描装置的示意图。

图2是本发明提出的一种薄膜铌酸锂1×2MZI电光开关的示意图。

图3是图2中A-A'位置处xoz平面的截面图。

图4是1×2MZI电光开关两个输出端口的光功率与相位差的关系。

图5是实施例1中单光束扫描的远场光斑图。

图6是实施例2中二维显示图像。

其中：1-衬底层；2-掩埋层；3-薄膜铌酸锂层；4-电极；5-加载波导层；6-片外透镜；

51-光耦合区；52-光传输区；53-光输出区；

500-电光开关；501-第一分束器；502-双通道行波调制器；503-第二分束器；511-光耦合器；530-光辐射器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，本发明实施例公开了一种基于薄膜铌酸锂的二维光束扫描装置，包括由下至上依次分布的衬底层1、掩埋层2、薄膜铌酸锂层3和加载波导层5；加载波导层5包括依次相连的光耦合区51、光传输区52和光输出区53；所述光传输区52包括若干个依次连接的电光开关500，所述若干个依次连接的电光开关500使光传输区52形成一个输入端和若干个输出端，所述输入端与光耦合区51的输出端连接；所述光输出区53阵列有若干个光辐射器530，所述若干个光辐射器530的输入端与光传输区52的若干个输出端依次对应连接；所述电光开关500的一侧间隔设置电极4。

进一步的，加载波导层5通过薄膜沉积或键合工艺附着在薄膜铌酸锂层(3)上，并与薄膜铌酸锂层3共同构建异质的脊型波导，加载波导层5的材料可以是氮化硅、硅、硫化物等，但不限于此，具体的，加载波导层5的宽度500nm～2μm，厚度为100～500nm。

进一步的，电极4的材料可以是金、铝等，但不限于此。电极4的厚度在200nm～600nm，宽度在10μm～200μm，电极与波导之间的间距不小于1.5μm，能够有效的减小金属的等离子体吸收损耗。

进一步的，薄膜铌酸锂层3为平板波导形式。薄膜铌酸锂的切向为x切或y切，厚度为300nm～900nm。

进一步的，掩埋层2的折射率小于加载波导层5和薄膜铌酸锂层3的折射率，起到束缚光束的作用，防止光束辐射到外层。

进一步的，衬底层1的材料包括硅、玻璃、铌酸锂、蓝宝石、石英中的一种或多种，厚度为450～550μm，起到支撑的作用。

进一步的，光耦合区51为光耦合器511，用于将片外光纤中的光耦合进入片上波导，包括端面耦合和光栅耦合，光栅的有效面积为25μm×20μm。

进一步的，光传输区52中电光开关的阵列结构为：

电光开关阵列是一个1×N电光开关阵列，包括多个1×2MZI电光开关首尾相接级联而成，其中，1×2表示一个输入端口和两个输出端口，1×N表示一个输入端口和N个输出端口。

具体的，第一级联的1×2MZI电光开关的输入端与光耦合器的输出端连接，第一级联的1×2MZI电光开关的两个输出端口分别与第二级联的两个1×2MZI电光开关的输入端口相连接，依次级联Log₂(N)次构建1×N电光开关阵列，该阵列具有一个输入端口和N个输出端口。

本实施例中，由于阵列分布方式的特殊，每个级联的输出端的数量大于输入端的数量。

进一步的，本实施例中，每个电光开关的结构为：

包括依次连接第一分束器501、双通道行波调制器502和第二分束器503，第一分束器501具有一个输入端口和两个输出端口，用于将单光束分为两束光，双通道行波调制器502具有两个输入端口和两个输出端口，第二分束器503具有两个输入端口和两个输出端口，第一分束器501的两个输出端口连接双通道行波调制器502的两个输入端口，双通道行波调制器502的输出端连接第二分束器503的两个输入端。

第一分束器501的输入端为1×2MZI电光开关的输入端，第二分束器503的输出端为1×2MZI电光开关的输出端。

工作时，光束通过第一分束器501分成两束光分别进入双通道行波调制器502，利用信号发生器对行波调制器的行波电极施加高频微波信号，实现波导内光束的相位调控。具有相位差的两束光从双通道行波调制器502输出进入第二分束器503，并在第二分束器503内相互干涉，最终根据相位差的不同有选择性地从第二分束器503输出端口输出。

进一步的，本实施例中，分束器的类型可以是多模干涉分束器、Y分支和定向耦合器中的一种。

进一步的，本实施例中，双通道行波调制器502由共面电极与薄膜铌酸锂与氮化硅异质集成波导组成。

进一步的，本实施例中，电极4的分布方式为：

电极4包括信号电极和接地电极，信号电极位于双通道波导的中间，两个接地电极分别位于双通道波导的两侧，通过在信号电极上施加微波信号，在两侧的波导中产生方向相反的调制电场，实现推挽的调制效果，有效降低了半波电压。改变电极的尺寸，使得行波电极的群折射率与波导的群折射率相同，此时行波电极中的微波信号与波导中的光传输信号之间满足速度匹配，实现高速的调制效率。同时，改变电极的尺寸，使得行波电极的等效阻抗接近50欧姆，达到阻抗匹配条件，减小微波信号的回波损耗，实现低功耗的行波调制器。

进一步的，本实施例中，光输出区53的具体分布结构为：

光输出区53由n行m列的辐射器530组成，其中n×m＝N。N不小于4，n和m不小于2(若是1×N的辐射器布局，则只能实现一维的光束扫描)。辐射器可以光栅辐射器，也可以是端面辐射器。为避免辐射器之间的串扰，辐射器之间的间距不小于100μm。N个辐射器与1×N光开关阵列的输出端通过S波导相连接且一一对应。

进一步的，本实施例中，还包括片外透镜6，片外透镜6是一个平凸透镜，位于辐射光束的传输路径上，焦距为35mm，其焦平面阵列与辐射器平面重合。在辐射光束经过透镜之前，不同辐射器发出的各个光束互相平行。光束经过透镜准直并转向，通过点亮不同的辐射器，使输入光源指向不同的远场光束方向。

进一步的，本实施例的工作原理为：

片外光源通过光耦合器511耦合进入片上波导，当光束通过第一级联的1×2MZI电光开关时，调节行波调制器的电压使光束有选择性地从电光开关的一个输出端口输出，并进入第二级联的一个电光开关。依次类推，1×N光开关阵列的N个输出端口中仅有一路被选通。该光束通过S波导被引导至辐射器阵列中的一个辐射器。片外透镜6对辐射光进行准直，并将平面内的二维位置关系转化为空间的二维角度偏转。本实施例的光束的扫描速度和芯片的功耗取决于光开关的性能，本发明基于薄膜铌酸锂的行波调制器设计电光开关，其调制速度可达纳秒量级，每π相移的功耗在皮焦量级。

本发明将基于薄膜铌酸锂的电光开关应用于焦平面阵列，提升了该扫描方案的光束扫描速度，降低了器件的功耗，具有设计方便，便于扩展，结构紧凑等优点，具有突出显著的技术效果。

参见图1，本实施例公开的装置中，光开关阵列是一个1×16电光开关阵列，由15个1×2MZI电光开关500首尾相接级联而成。

其中，第一级联的1×2MZI电光开关的两个输出端口分别与第二级联的两个1×2MZI电光开关的输入端口相连接，这样依次级联4次构建1×16电光开关阵列，该阵列具有一个输入端口和16个输出端口。

参见图2，是1×2MZI电光开关的结构示意图。每个1×2MZI电光开关包括第一分束器501、双通道行波调制器502和第二分束器503。第一分束器501具有一个输入端口和两个输出端口，用于将单光束分为两束光；第二分束器503具有两个输入端口和两个输出端口。第一分束器501的两个输出端口连接双通道行波调制器的两个输入端口，双通道行波调制器502的输出端连接第二分束器503的两个输入端。第一分束器501的输入端为1×2MZI电光开关的输入端，第二分束器503的输出端为1×2MZI电光开关的输出端。光束通过第一分束器501分成两束光分别进入双通道行波调制器502，利用信号发生器对行波调制器的行波电极施加高频微波信号，实现波导内光束的相位调控。具有相位差的两束光从双双通道行波调制器502输出进入第二分束器503，并在第二分束器503内相互干涉，最终根据相位差的不同有选择性地从第二分束器503输出端口输出。

本实施例中分束器采用多模干涉分束器，相较于Y分支或定向耦合器，多模干涉分束器具有更友好的加工容忍性，同时插入损耗更低。

如图3所示，是双通道行波调制器的截面图，由共面电极与薄膜铌酸锂与氮化硅异质集成波导组成。信号电极位于双通道波导的中间，两个接地电极分别位于双通道波导的两侧。通过在信号电极上施加微波信号，在两侧的波导中产生方向相反的调制电场，实现推挽调制的效果，有效降低了半波电压。改变电极的尺寸，使得行波电极的群折射率与波导的群折射率近似相同，此时行波电极中的微波信号与波导中的光传输信号之间满足速度匹配，实现高速的调制效率。同时，改变电极的尺寸，使得行波电极的等效阻抗接近50欧姆，达到阻抗匹配条件，减小微波信号的回波损耗，实现低功耗的行波调制器。

辐射器阵列为16个聚焦型光栅，通过衍射的辐射模式将波导中的光辐射到自由空间中。辐射器阵列的布局为4行4列，行间距为300μm，列间距为400μm，光栅的有效辐射面积为25μm×20μm。16个辐射器530与1×16光开关阵列的输出端通过半径为300μm的S波导相连接且一一对应。

片外透镜6是一个平凸透镜，位于辐射器阵列的上方，焦距为35mm，其焦平面阵列与辐射器平面重合。在辐射光束经过透镜之前，不同辐射器发出的各个光束互相平行。光束经过透镜准直并转向，通过点亮不同的辐射器，使输入光源指向不同的远场光束方向。

本实施例的波导结构为薄膜铌酸锂与氮化硅异质集成波导，薄膜铌酸锂为平板波导，氮化硅记载于薄膜铌酸锂表面，光模式在两种介质中共同传输。其中X切薄膜铌酸锂的厚度为300nm，氮化硅波导的厚度为300nm，掩埋层二氧化硅的厚度为4.7μm，硅衬底的厚度为525μm。工作波段1550nm。为了更好的限制横电模式的基膜TE₀和TM₀，氮化硅波导的宽度为1μm。行波电极与氮化硅波导同层，且位于氮化硅波导的两侧，距离氮化硅波导3μm，厚度为500nm，信号宽度为120μm，接地电极的宽度为50μm，长度为8mm，材料为金。

如图4所示，是经行波调制器调制后两臂的相位差与1×2MZI电光开关两个输出端口光功率的关系。从图中可以看出，两个输出端口的光功率随相位差变化呈现出反比关系。一般地，当相位差在0～2π变化时，该电光开关可实现一个有源控制的具有任意分束比的分束器。特别地，在相位差为π的整数倍时，两个输出端口的光功率相同，此时该电光开关实现3dB的分束器功能。当相位差为π/2的奇数倍时，光束有选择性地从输出端口1或端口2输出，实现光开关功能。特别地，当相位差为π/2时，输出端口1的归一化输出光功率为1，输出端口2的归一化输出光功率为0，光束几乎从输出端口1输出。此时，输出端口1被打开，输出端口2被关闭。特别地，当相位差为3π/2时，输出端口1的归一化输出光功率为0，输出端口2的归一化输出光功率为1，光束几乎从输出端口2输出。此时，输出端口1被关闭，输出端口2被打开，基于此，还公开了两个具体的实施例。

实施例1

当入射光束进入光开关阵列时，调控光束通过的第一个1×2MZI电光开关的相位差为π/2的奇数倍，使光束仅从第一个1×2MZI电光开关的一个输出端口输出，进入级联的第二个1×2MZI电光开关。以此类推，最终本实施例在仅需要控制4个电光开关，即可将入射光束引导至16个辐射器中的一个辐射器。辐射光束经片外透镜准直和偏转，实现单光束的二维扫描。如图5所示是点亮某一个辐射器的远场光斑图。

实施例2

当入射光束进入光开关阵列时，将特定位置的1×2MZI电光开关的相位差调整至π的整数倍，使光束从电光开关的两个输出端口均输出光束，达到3dB的输出状态。两束输出光将同时进入下一级联的1×2MZI电光开关。以此类推，更多的光束从电光开关阵列输出至辐射器阵列，并最终在远场出现多个光斑，基于此可实现多光束的二维成像。如图6所示，通过将特定位置的电光开关的相位差调整至π的整数倍，点亮特定位置的多个辐射器，通过离散光斑在远场构建“N”“P”“U”的字母图像，实现二维显示功能。

光束的扫描速度和芯片的功耗取决于光开关的性能，本发明基于薄膜铌酸锂的行波调制器设计电光开关，调制过程的插入损耗在0.32dB以下，调制速度可达纳秒量级，每π相移的功耗在皮焦量级。综上所述，本发明可同时实现极低插损、极低功耗和高速光束扫描，而对比技术的各种方案均无法同时兼顾实现这些性能。

本发明通过首尾级联的方式将薄膜铌酸锂1×2MZI电光开关扩展为具有Log2(N)阶的1×N的开关阵列，其中第i阶的光开关数量为2i–1，i＝1,2,3…Log2(N)。当实现光束扫描时，调控级联的电光开关以控制光束从N个输出端口中的某一个输出，并通过S波导进入指定辐射器。再通过片外透镜对辐射光进行准直，并将平面内辐射器的二维位置关系转化为空间的二维角度偏转。此过程仅有Log2(N)个电光开关被打开，因此器件功耗仅为一个电光开关的Log2(N)倍，并且该装置的光束扫描速度由薄膜铌酸锂1×2MZI电光开关的速度决定。而设计的薄膜铌酸锂1×2MZI电光开关具有纳秒量级的开关速度以及每π相移在皮焦量级的功耗。因此，本发明提出的一种基于薄膜铌酸锂的二维光束扫描装置具有纳秒量级的开关速度以及每π相移在皮焦量级的功耗，解决了传统光束扫描技术速度慢，损耗大等问题。

进一步的，辐射器阵列是一个平面的二维阵列，通过控制级联的电光开关阵列，使得多个辐射器被同时点亮可以实现高速、低损耗的二维显示功能。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于薄膜铌酸锂的二维光束扫描装置，其特征在于，包括由下至上依次分布的衬底层(1)、掩埋层(2)、薄膜铌酸锂层(3)和加载波导层(5)；

所述加载波导层(5)包括依次相连的光耦合区(51)、光传输区(52)和光输出区(53)；

所述光传输区(52)包括若干个依次连接的电光开关(500)，所述若干个依次连接的电光开关(500)使光传输区(52)形成一个输入端和若干个输出端，所述输入端与光耦合区(51)的输出端连接；

所述光输出区(53)阵列有若干个光辐射器(530)，所述若干个光辐射器(530)的输入端与光传输区(52)的若干个输出端依次对应连接；

所述电光开关(500)的一侧间隔设置电极(4)。

2.根据权利要求1所述的一种基于薄膜铌酸锂的二维光束扫描装置，其特征在于，所述若干个依次连接的电光开关(500)包括若干个首尾相连的级联；

若干个首尾相连的级联包括第一级联，所述第一级联包括一个电光开关，第一级联的电光开关包括若干个输出端，第一级联的每个输出端分别连接第二级联的每个输入端；

若干个首尾相连的级联中，最后一个级联包括若干个输出端，最后一个级联的若干个输出端均连接光传输区(52)的输入端。

3.根据权利要求2所述的一种基于薄膜铌酸锂的二维光束扫描装置，其特征在于，所述若干个首尾相连的级联中，每个级联的输出端的数量大于输入端的数量。

4.根据权利要求2所述的一种基于薄膜铌酸锂的二维光束扫描装置，其特征在于，所述若干个依次连接的电光开关(500)包括依次连接的第一级联、第二级联和第三级联；

所述第二级联包括两个平行分布的电光开关，两个电光开关设置四个输出端，两个平行阵列的电光开关的输入端分别与第一级联开关的输出端连接；

所述第三级联包括四个平行阵列的电光开关，四个平行阵列的电光开关设置八个输出端，四个平行阵列的电光开关的输入端分别与第二级联中的四个输出端连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于薄膜铌酸锂的二维光束扫描装置，其特征在于，所述电光开关包括依次连接第一分束器(501)、双通道行波调制器(502)和第二分束器(503)；

所述第一分束器(501)的输入端有一个，输出端包括两个；

所述第二分束器(503)的输入端和输出端均包括两个。

6.根据权利要求1所述的一种基于薄膜铌酸锂的二维光束扫描装置，其特征在于，所述光辐射器(530)设置有N个，N≥4。

7.根据权利要求6所述的一种基于薄膜铌酸锂的二维光束扫描装置，其特征在于，所述N个光辐射器(530)的分布方式为n×m，其中，n表示光辐射器分布的行数，m表示光辐射器分布的列数，n和m均大于等于2。

8.根据权利要求7所述的一种基于薄膜铌酸锂的二维光束扫描装置，其特征在于，每相邻的两个光辐射器(530)之间的距离大于等于100μm。

9.根据权利要求8所述的一种基于薄膜铌酸锂的二维光束扫描装置，其特征在于，所述N个光辐射器(530)分布时，行间距为300μm，列间距为400μm。

10.一种基于权利要求1所述装置的扫描方法，其特征在于，包括以下步骤：

片外光源通过光耦合区(51)耦合进入片上波导，沿光耦合区(51)的输出端进入光传输区(52)；

在光传输区(52)中，光束选择性的从其中一路输出端输入至对应的光辐射器(530)中；

光辐射器(530)将光束输送至片外透镜，完成光束扫描。