据南开大学官方消息，近日，南开大学智能光子研究院祝宁华院士团队与香港城市大学合作，基于4英寸薄膜铌酸锂平台，成功研发了全球首款集成薄膜铌酸锂光子毫米波雷达，实现了厘米级距离、速度探测分辨率及逆合成孔径雷达（ISAR）二维成像的突破性进展。
该成果是目前分辨率最高的片上光子雷达，标志着微波光子雷达发展达到了一个重要的里程碑。这项技术不仅是毫米波雷达的小型化突破，也为未来6G时代的智能感知应用奠定了重要基础。该研究成果发表于国际顶级期刊Nature Photonics上。
光子毫米波雷达芯片车载雷达应用
微波光子学起步于20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，是新一代光电子材料的核心引擎。
通过结合薄膜铌酸锂等先进光子集成材料与工艺的突破，微波光子雷达有望向更高频率、更大带宽和更小尺寸方向发展，在车载雷达、机载雷达和智能家居等多个领域引发变革性应用。
该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。
为了验证雷达的性能，团队进行了一系列实验，包括测距、测速和逆合成孔径成像测试。结果显示，该雷达能够精准探测距离和速度，并对不同目标进行高清晰度的成像。
“传统毫米波雷达通常需要多个分立部件协同工作，而我们通过片上集成技术，将雷达的核心功能全部集成到一块15mm×1.5mm×0.5mm的芯片上，不仅大幅减少了系统复杂度，还突破了多个技术瓶颈。”该团队成员、南开大学智能光子研究院副院长朱厦介绍，其研究成果在架构简单、尺寸微小的同时实现了高探测精度，雷达能在厘米级范围内精准识别目标的距离、速度和形状，为高性能、小型化光子雷达系统树立了全新的标杆。
“我们的技术将在6G时代的车载雷达、机载雷达和智能家居等领域带来变革性应用，可为老百姓提供更智能、安全的生活体验。”朱厦表示，预计1至3年内，普通消费者能体验到具备更精准避障、环境感知功能的新一代智能汽车，以及能根据人体活动智能调整光照、温度等的高端智能家居设备等。
来源：南开大学
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