近日，中國(guó)科學(xué)院院士、南開大學(xué)智能光子研究院院長(zhǎng)祝寧華團(tuán)隊(duì)與香港城市大學(xué)合作，成功研制出薄膜鈮酸鋰光子毫米波雷達(dá)芯片，在毫米波雷達(dá)領(lǐng)域取得重大突破。這一創(chuàng)新成果，為未來(lái)6G通信、智能駕駛、精準(zhǔn)感知等前沿領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

光子毫米波雷達(dá)芯片車載雷達(dá)應(yīng)用

研究團(tuán)隊(duì)成員、南開大學(xué)教授朱廈說(shuō)，該芯片基于兼容CMOS工藝的4英寸薄膜鈮酸鋰平臺(tái)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了厘米級(jí)距離與速度探測(cè)分辨率，并在逆合成孔徑雷達(dá)（ISAR）二維成像方面展現(xiàn)出卓越的精度，該成果1月27日發(fā)表在《自然·光子學(xué)》雜志上。這一創(chuàng)新成果有效突破了傳統(tǒng)電子雷達(dá)在低頻段窄帶寬上的技術(shù)瓶頸，推動(dòng)集成光子毫米波雷達(dá)系統(tǒng)在分辨率、靈活性、適用性和集成度方面邁上新臺(tái)階。

微波光子學(xué)應(yīng)用廣泛，包括通信、雷達(dá)、電子戰(zhàn)等。而微波光子雷達(dá)作為該技術(shù)的延伸，打破了傳統(tǒng)電子雷達(dá)在頻率和帶寬間的權(quán)衡。薄膜鈮酸鋰材料因其獨(dú)特性質(zhì)，成為實(shí)現(xiàn)高性能電光調(diào)制的理想選擇。通過(guò)結(jié)合先進(jìn)的光子集成材料與工藝，微波光子雷達(dá)有望在未來(lái)實(shí)現(xiàn)更高頻率、更大帶寬和更小尺寸的發(fā)展，為車載雷達(dá)、機(jī)載雷達(dá)和智能家居等領(lǐng)域帶來(lái)變革。

薄膜鈮酸鋰光子毫米波雷達(dá)架構(gòu)及芯片

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)優(yōu)化制備技術(shù)，成功在單一芯片上集成了倍頻模塊和回波去斜模塊，完成了高效的毫米波雷達(dá)信號(hào)產(chǎn)生、處理和接收。為了驗(yàn)證雷達(dá)的性能，團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，包括測(cè)距、測(cè)速和逆合成孔徑成像測(cè)試。結(jié)果顯示，該雷達(dá)能夠精準(zhǔn)探測(cè)距離和速度，并對(duì)不同目標(biāo)進(jìn)行高清晰度的成像。

朱廈表示，該成果不僅提升了現(xiàn)有微波光子雷達(dá)的性能，還為未來(lái)高性能、小型化光子雷達(dá)系統(tǒng)的發(fā)展樹立了新標(biāo)桿，將在6G時(shí)代車載雷達(dá)、機(jī)載雷達(dá)和智能家居等領(lǐng)域開啟變革性應(yīng)用。