基于微波光子技术的构架和路线探讨 （一）

本文探讨了相控阵雷达的发展需求，提出了基于微波光子技术的新型相控阵的架构形式和技术路线。针对其工程实现，凝练了当前所面临的主要科学问题和重大技术挑战，并对未来的研究工作和该领域的发展进行了展望。

1 引言

随着信息技术的发展，未来战争将呈现出大纵深和立体化作战空间，其作战行动将是陆海空天一体化，并将具备超远程、全天时、全天候、快速、灵活和精确的特点，高度发达的信息获取、控制和使用技术将成为未来战争中的必备。在这一过程中，信号的宽带接收与处理、信息的泛在感知与接入成为电子信息装备研究有待解决的关键问题。

光纤通信技术历经数十年的发展已经向人们证明了其强大的宽带传输与处理能力。同时，传统的微波无线技术也展现出了有效的泛在感知与接入能力。而将上述两种技术进行有机融合，则诞生了微波光子技术 。该技术自诞生至今，随着各种光子材料及器件相继研制成功以及组件设计、制造工艺水平的提高，其在光载无线通信、光纤传输以及微波测量等多个领域均取得了令人欣喜的研究成果 。美国海军实验室更以“光子学照亮了雷达的未来”(photonics illuminates the future of radar)为题，将该项技术在雷达中的工程应用提到了极为重要的高度。截至目前，国内外在微波光子雷达的研究成果显示，微波光子技术相比于传统电子手段已呈现出巨大的带宽和灵活性的优势，极大地提升了微波成像精度、处理速度和时效性 。然而，在已经取得的成果中，所使用的雷达天线形态仍为抛物面而非相控阵体制，基于微波光子的相控阵雷达的研究成果仍鲜见报道。

半导体电子学的成功给予微波光子学极大的启发和借鉴，并且为微波光子学的发展指明了方向。目前光子系统正从离散的光电子器件向集成化方向迅猛发展，这符合未来工程化应用的需要。微波光子技术、及光子集成技术在相控阵中的应用研究需要力、热、光、电等多物理场的协同设计，涉及的专业面更广，专业之间的融合度更加紧密，研制难度和技术门槛也提到了更高高度。

本文将结合相控阵天线需求以及微波光子技术特点，探讨将微波光子技术应用于下一代先进相控阵天线，期望能够为未来新型相控阵雷达系统的研究工作提供借鉴，从而能有力支撑军事电子装备性能的进一步提升。