科技 | 高校科研取得突破性進展！有望引發(fā)重大變革

　　近日，南開大學智能光子研究院祝寧華院士團隊與香港城市大學合作，基于兼容CMOS工藝的4英寸薄膜鈮酸鋰平臺，首次設(shè)計并構(gòu)建了集成薄膜鈮酸鋰光子毫米波雷達，實現(xiàn)了高達厘米級的距離與速度探測分辨率，同時在逆合成孔徑雷達二維成像中也達到了厘米級的卓越分辨率，成功突破了電子雷達低頻段窄帶寬的瓶頸，大幅提升了光子雷達的分辨率和集成度，是我國目前分辨率最高的片上光子雷達，標志著微波光子雷達發(fā)展達到了一個重要的里程碑。

　　光子毫米波雷達芯片車載雷達應用

　　微波光子學起步于上世紀70年代，開創(chuàng)了電磁波與光波融合的新領(lǐng)域，并逐步應用于通信、雷達、電子戰(zhàn)、環(huán)境監(jiān)測等軍用和民用領(lǐng)域。微波光子雷達作為這一技術(shù)的延伸，突破了傳統(tǒng)電子雷達需要在頻率和帶寬之間權(quán)衡的限制。

　　薄膜鈮酸鋰具有高線性電光系數(shù)、寬波長透明窗口、大折射率差等優(yōu)異特性，并兼容CMOS工藝，是實現(xiàn)高性能電光調(diào)制的理想材料，是新一代光電子材料的核心引擎。

　　通過結(jié)合薄膜鈮酸鋰等先進光子集成材料與工藝的突破，微波光子雷達有望向更高頻率、更大帶寬和更小尺寸方向發(fā)展，在車載雷達、機載雷達和智能家居等多個領(lǐng)域引發(fā)變革性應用。

　　片上光子毫米波雷達的示意圖和芯片

　　研究團隊通過紫外步進式光刻技術(shù)和干法刻蝕工藝的參數(shù)迭代優(yōu)化，基于兼容CMOS工藝的4英寸薄膜鈮酸鋰平臺的加工制備技術(shù)，成功制備了集成倍頻模塊和回波去斜模塊的片上光子毫米波雷達芯片，在片上高效地實現(xiàn)毫米波雷達信號的生成與目標回波的處理，突破先進制程下高速數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換器性能不足對雷達整體性能提升的限制。

　　為驗證雷達的性能，研究團隊進行了測距、測速和成像性能測試。結(jié)果顯示，該雷達能夠精準探測距離和速度，并對不同目標進行高清晰度的成像。

　　該研究成果1月27日發(fā)表于國際知名學術(shù)期刊《自然·光子學》(Nature Photonics)。南開大學為論文第一完成單位，南開大學智能光子研究院朱廈教授為論文第一作者，香港城市大學張依文博士為共同第一作者，南開大學祝寧華院士、香港城市大學潘裕斌教授和王騁副教授為論文共同通訊作者。

　　“祝寧華院士是微波光子學的先驅(qū)，為我國微波光子器件與集成領(lǐng)域的發(fā)展作出了突出貢獻。在祝院士的指導下，這項研究不僅顯著提升了現(xiàn)有微波光子雷達的頻率、帶寬和集成度，還為高性能、小型化光子雷達系統(tǒng)樹立了全新的標桿，將在6G時代車載雷達、機載雷達和智能家居等領(lǐng)域開啟變革性應用。”朱廈說。

　　基于光子毫米波雷達技術(shù)的重大突破，南開大學團隊正致力于推動光電融合集成技術(shù)發(fā)展，構(gòu)建一套“智慧感知網(wǎng)絡(luò)”，研發(fā)集通信、感知與計算于一體的智能芯片。該芯片將賦予雷達探測、5G/6G通信及邊緣計算的功能，仿佛為每個雷達裝備了一個“思考的大腦”。當這種芯片被集成于車載雷達時，車輛不僅能夠識別百米開外的障礙物，還能與其他車輛實時通信，共享道路信息，帶來更多的便利。

　　來源：南開大學