南开大学片上光子雷达新突破！厘米级分辨率开创智能感知新纪元

南开大学片上光子雷达新突破！厘米级分辨率开创智能感知新纪元

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央视网体育频道

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来源

1.

https://news.cctv.com/2025/01/31/ARTInEzx6ClTybPpsAGMVqIu250130.shtml

2.

http://finance.people.com.cn/n1/2025/0201/c1004-40411435.html

3.

https://news.nankai.edu.cn/ywsd/system/2025/01/27/030065563.shtml

4.

https://www.ncsti.gov.cn/kjdt/kjrd/qtrd_kjrd/202502/t20250210_195148.html

5.

https://www.mittrchina.com/news/detail/14350

6.

https://opticsjournal.net/News/PT250205000005Y5b8e.html

7.

http://www.news.cn/tech/20250130/e24c13981d86499b8fb46511e6e15363/c.html

8.

https://news.nankai.edu.cn/mtnk/system/2025/01/29/030065568.shtml

近日，南开大学智能光子研究院祝宁华院士团队在光子雷达领域取得重大突破。他们与香港城市大学合作，基于兼容CMOS工艺的4英寸薄膜铌酸锂平台，首次设计并构建了集成薄膜铌酸锂光子毫米波雷达，实现了厘米级的距离与速度探测分辨率。这一突破不仅大幅提升了光子雷达的分辨率和集成度，还标志着微波光子雷达发展历程中的一个重要里程碑。

微波光子学起步于上世纪70年代，开创了电磁波与光波融合的新领域，并逐步应用于通信、雷达、电子战、环境监测等军用和民用领域。微波光子雷达作为这一技术的延伸，突破了传统电子雷达需要在频率和带宽之间权衡的限制。

薄膜铌酸锂具有高线性电光系数、宽波长透明窗口、大折射率差等优异特性，并兼容CMOS工艺，是实现高性能电光调制的理想材料。研究团队通过紫外步进式光刻技术和干法刻蚀工艺的参数迭代优化，成功制备了集成倍频模块和回波去斜模块的片上光子毫米波雷达芯片，在片上高效地实现毫米波雷达信号的生成与目标回波的处理，突破先进制程下高速数模/模数转换器性能不足对雷达整体性能提升的限制。

为探讨集成薄膜铌酸锂光子毫米波雷达的测距、测速和成像性能，研究团队进行了多项实验：

• 在不同位置布置不同数量的角铁，分析并采集其距离谱图，展示了片上雷达的精准距离探测能力
• 利用感知运动的平衡车（速度小于1.5 m/s），分析采集数据的距离-多普勒特性，验证了片上雷达的速度探测性能
• 采用转台模型，对金属角铁、大型飞机、中型飞机、小型飞机以及芭比娃娃模型进行逆合成孔径雷达成像，通过不同时间段的成像采集，可以清晰观察到目标的姿态变化

该研究显著提升了现有微波光子雷达的频率、带宽和集成度，并为高性能、小型化光子雷达系统树立了全新的标杆。在即将到来的6G时代，这项技术有望在多个领域引发重大变革：

• 车载雷达：实现更精准的环境感知和障碍物检测，提升自动驾驶安全性
• 机载雷达：提供更高分辨率的目标识别能力，增强航空安全
• 智能家居：实现更精确的人体活动监测和环境感知

这一突破是中国在光子产业快速发展的一个缩影。目前，全球光子产品市场规模已超2.1万亿美元，并有望进一步增长。中国在该领域已形成多个重要产业集聚地，如西安、武汉、苏州等地。西安通过“追光计划”推动光子产业集群建设，总产值年增长率超过50%，企业数量增至320余家，形成从研发到生产的完整生态链。

南开大学智能光子研究院祝宁华院士团队的这一研究成果，不仅展示了中国在光子产业的创新能力，也为全球光子雷达技术的发展树立了新的标杆。随着技术的不断进步和应用的不断拓展，光子雷达有望成为智能时代的关键技术之一，为人们的生活带来更多的便利和安全。