本报讯（记者陈彬）近日，中国科学院院士、南开大学智能光子研究院教授祝宁华团队与香港城市大学合作，基于兼容互补金属氧化物半导体（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，实现了高达厘米级的距离与速度探测分辨率，同时在逆合成孔径雷达二维成像中达到厘米级的卓越分辨率，成功突破了电子雷达低频段窄带宽的瓶颈，大幅提升了光子雷达的分辨率和集成度，是目前分辨率最高的片上光子雷达。相关研究发表于《自然-光子学》。
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，基于兼容CMOS工艺的4英寸薄膜铌酸锂平台的加工制备技术，成功制备出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，在片上高效实现毫米波雷达信号的生成与目标回波的处理，突破了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，研究团队首先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。接下来，团队利用感知运动的平衡车（速度小于1.5米/秒），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。最后，团队采用转台模型，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，将在6G时代车载雷达、机载雷达和智能家居等领域开启变革性应用。这项工作标志着微波光子雷达发展历程中的一个重要里程碑。
相关论文信息：https://doi.org/10.5281/zenodo.12190769
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