基于微波光子技術的構架和路線探討（一）

本文探討了相控陣雷達的發展需求，提出了基于微波光子技術的新型相控陣的架構形式和技術路線。針對其工程實現，凝練了當前所面臨的主要科學問題和重大技術挑戰，并對未來的研究工作和該領域的發展進行了展望。

1 引言

隨著信息技術的發展，未來戰爭將呈現出大縱深和立體化作戰空間，其作戰行動將是陸海空天一體化，并將具備超遠程、全天時、全天候、快速、靈活和精確的特點，高度發達的信息獲取、控制和使用技術將成為未來戰爭中的必備。在這一過程中，信號的寬帶接收與處理、信息的泛在感知與接入成為電子信息裝備研究有待解決的關鍵問題。

光纖通信技術歷經數十年的發展已經向人們證明了其強大的寬帶傳輸與處理能力。同時，傳統的微波無線技術也展現出了有效的泛在感知與接入能力。而將上述兩種技術進行有機融合，則誕生了微波光子技術 。該技術自誕生至今，隨著各種光子材料及器件相繼研制成功以及組件設計、制造工藝水平的提高，其在光載無線通信、光纖傳輸以及微波測量等多個領域均取得了令人欣喜的研究成果 。美國海軍實驗室更以“光子學照亮了雷達的未來”(photonics illuminates the future of radar)為題，將該項技術在雷達中的工程應用提到了極為重要的高度。截至目前，國內外在微波光子雷達的研究成果顯示，微波光子技術相比于傳統電子手段已呈現出巨大的帶寬和靈活性的優勢，極大地提升了微波成像精度、處理速度和時效性 。然而，在已經取得的成果中，所使用的雷達天線形態仍為拋物面而非相控陣體制，基于微波光子的相控陣雷達的研究成果仍鮮見報道。

半導體電子學的成功給予微波光子學極大的啟發和借鑒，并且為微波光子學的發展指明了方向。目前光子系統正從離散的光電子器件向集成化方向迅猛發展，這符合未來工程化應用的需要。微波光子技術、及光子集成技術在相控陣中的應用研究需要力、熱、光、電等多物理場的協同設計，涉及的專業面更廣，專業之間的融合度更加緊密，研制難度和技術門檻也提到了更高高度。

本文將結合相控陣天線需求以及微波光子技術特點，探討將微波光子技術應用于下一代先進相控陣天線，期望能夠為未來新型相控陣雷達系統的研究工作提供借鑒，從而能有力支撐軍事電子裝備性能的進一步提升。