太赫兹与硅光子技术融合应用展望

本文讨论了硅光子技术的发展现状,尤其对于其中进行光电,电光转换的主要模块的性能指标进行了介绍,详细阐述了全芯片集成的硅光子技术的优缺点,对其在光控相控阵雷达领域的潜在应用进行了探讨。提出了将硅光子技术应用于太赫兹雷达系统的初步设想。     

光子太赫兹通信技术

随着无线数据传输速率需求的爆炸式增长,太赫兹频段(0.1~10 THz)以其丰富的频谱资源备受关注。太赫兹光子学的通信技术因具有超宽带、调制效率高、谐波干扰小等技术优势,被公认可以极大地促进数据传输速率向Tbit/s发展。本文以光子太赫兹通信3个方面关键技术的综述分析为基础,包括光子太赫兹通信的收发器件、基带信号处理技术、系统架构与实验验证等,探讨光子太赫兹通信技术的发展趋势,并从宏观与微观尺度展望光子太赫兹通信的潜在应用场景。     

太赫兹无线和有线融合通信技术的研究与展望

随着5G的移动互联及物联网相交织等新型业务的蓬勃发展,对未来通信系统传输容量、传输速度以及误码率等要求愈来愈高。介于毫米波与远红外光之间的太赫兹频段兼有微波和光波的特性,具有低量子能量、大带宽、良好的穿透性。近年来太赫兹通信系统成为研究热点之一,但太赫兹无线通信存在视距传播以及较大路径损耗缺点,太赫兹无线和有线融合传输则兼具两者优点。本文分析了光子太赫兹信号产生、光子太赫兹无线链路传输和光子太赫兹光纤链路传输过程中涉及的器件和技术,重点介绍了太赫兹有线传输的研究现状,并通过基于强度调制直接检测实现1.485 GBaud 350 GHz的1 m太赫兹光纤有线实时传输视频实验,展现了太赫兹有线传输巨大的发展潜力。     

太赫兹技术的发展现状及应用前景分析

简要介绍了太赫兹辐射源和太赫兹探测器,特别是THz量子级联激光器（QCL）和THz量子阱红外光子探测器（QWIP）的原理、特点及研究现状.分析了太赫兹技术工程应用前景及限制因素.指出作用距离是决定太赫兹技术应用的关键因素之一.如果太赫兹辐射在大气对流层内传输时的衰减问题不能得到有效解决,那么太赫兹技术在地面或海上的应用可能受到严重制约.基于机载或星载平台的太赫兹雷达或通信,则具有诱人的应用前景.     

用于空间领域的太赫兹技术研究概况

作为电磁波中从红外光到微波的过渡区,太赫兹波所具有的独特性能已得到了人们的广泛认识。随着太赫兹辐射源、太赫兹探测器等单元技术研究的不断成熟,美国、欧洲和日本已率先将其应用于空间天文观测、深空探测和对地气象环境监测等领域。重点总结了这些应用中的技术发展情况,并简要分析了太赫兹雷达与通信技术的研究状况和应用前景。     

光泵浦太赫兹探测对于不同掺杂硅的光激发动力学表征

提出了一种光泵浦太赫兹探测技术的改进方案,使用双色飞秒激光场电离空气诱导等离子体辐射的超短宽带太赫兹脉冲作为探测脉冲,表征了硅的光激发动力学,通过表征过程验证了基于所提改进方案的光泵浦太赫兹探测系统的性能。硅的泵浦深度随泵浦功率的增加而提高,400 nm泵浦光的泵浦深度大于800 nm泵浦光。使用400 nm泵浦光,p掺杂硅的泵浦深度最大,本征硅次之,n掺杂硅最小;而使用800 nm泵浦光,p掺杂硅的泵浦深度最大,n掺杂硅次之,本征硅最小。此外,基于探测脉冲的超宽带宽和超短脉宽,还观测到了p掺杂硅中的亚皮秒激发态声子波包振荡。     

硅基太赫兹技术及未来趋势

不同于传统的太赫兹组件,基于硅基的太赫兹系统在大规模使用情况下具有成本低,尺寸小,集成度高,操作性强,更容易实现大阵列等特点。近10年来,随着硅基半导体技术的快速发展和硅基工艺晶体管的截止频率提升,硅基太赫兹系统芯片的设计发展迅猛。本文将主要从硅基太赫兹源、硅基太赫兹成像芯片、硅基太赫兹通信芯片、硅基太赫兹雷达芯片四个方面对当前的硅基太赫兹系统芯片的研究现状和发展趋势进行综述。     

太赫兹技术的发展及在雷达和通讯系统中的应用(Ⅱ)

简要介绍了太赫兹技术的发展和研究现状,概述了太赫兹波的低能性、高穿透性、指纹谱性、宽带性、瞬态性和相干性等独特性质。列举了太赫兹技术在成像、雷达、通信、生物医学、反恐和安检、航空航天领域和天文与地理方面等主要应用研究领域。重点论述和分析了太赫兹技术在雷达探测和通讯系统中的应用,太赫兹雷达以其高距离分辨率、超大信号带宽、强穿透力、低截获率、强抗干扰性、优越的反隐身和穿透等离子体能力而具有强大的技术优势来实现雷达探测系统的众多功能。太赫兹通信是一个极具应用前景的技术,THz波有非常宽的还没分配的频带,并且具有速率高、方向性好、安全性高、散射小、穿透性好等许多特性,THz通信将给通信系统带来巨大的技术进步。指出了太赫兹技术应用到雷达探测和通讯系统中需重点关注的基础技术和关键技术。     

太赫兹技术的发展及在雷达和通讯系统中的应用(Ⅰ)

简要介绍了太赫兹技术的发展和研究现状,概述了太赫兹波的低能性、高穿透性、指纹谱性、宽带性、瞬态性和相干性等独特性质.列举了太赫兹技术在成像、雷达、通信、生物医学、反恐和安检、航空航天领域和天文与地理方面等的主要应用.重点论述和分析了太赫兹技术在雷达探测和通讯系统中的应用,太赫兹雷达以其高距离分辨率、超大信号带宽、强穿透力、低截获率、强抗干扰性、优越的反隐身和穿透等离子体能力而具有强大的技术优势来实现雷达探测系统的众多功能.太赫兹通信是一个极具应用前景的技术,THz波有非常宽的还没分配的频带,并且具有速率高、方向性好、安全性高、散射小、穿透性好等许多特性,THz通信将给通信系统带来巨大的技术进步.指出了太赫兹技术应用到雷达探测和通讯系统中需重点关注的基础技术和关键技术.     

太赫兹波探测器技术研究进展

对现有的几种常见太赫兹探测技术进行了总结,介绍了探测太赫兹脉冲信号的THz-TDS技术、外差探测的相干探测技术以及基于热吸收的直接探测技术。分析了等离子波探测器相对于传统电子和光子探测器的优势,并重点介绍了以石墨烯为材料的新型太赫兹探测器的研究进展。     

面向雷达应用的微波光子处理技术浅析与发展思考

微波光子处理技术是指利用光子学的手段完成微波信号的混频、倍频、滤波、移相、延时和模数转换等操作,是支持下一代雷达系统发展的关键技术之一。文章通过分析微波光子技术在微波信号处理方面的优势,探讨了在雷达系统中应用微波光子处理技术的多种方式,并基于未来雷达系统处理能力的需求,从与光计算相融合的角度展望了微波光子处理技术的未来发展。     

太赫兹成像雷达系统研究进展*

与微波雷达和光电探测器相比,太赫兹成像雷达具有高分辨率成像、穿透能力好等众多优势,是太赫 兹技术的重要应用方向之一。本文介绍了近年来国内外全固态太赫兹成像雷达系统方面的研究进展,指出太赫兹 成像雷达研究中的部分关键技术,为太赫兹成像雷达系统的应用发展提供参考。     

片上雷达技术研究进展及发展趋势

本文回顾和梳理了当前片上雷达(Radar on Chip, RoC)的架构和射频前端、天线及信号处理等芯片化研究进展,以及基于异质异构集成、3D先进封装技术的雷达系统集成实现方案。在此基础上,从物理形态、实现工艺及技术发展等方面对片上雷达未来发展趋势进行了分析,指出基于硅基半导体工艺,片上集成多路雷达收发前端、波形产生及信号处理等雷达功能单元,实现片上系统（System on Chip, SoC）;或者通过异质异构及先进封装技术,将高度集成的雷达芯片集成在一个封装内,实现封装系统（System in Package, SiP）,从而满足雷达系统微型化、轻重量、低成本和低功耗的发展需求。同时,基于芯片化可扩充多通道阵列模块也有望构建大型复杂阵列雷达系统。该方案为未来小型化武器装备提供有效的探测感知手段,也为蓬勃发展的民用雷达提供可行的技术路径。     

微波光子技术应用现状及趋势

详细介绍了微波光子技术的基本内涵、发展现状和技术优势.从雷达、电子战以及通信三大典型领域的发展历史详细介绍了微波光子技术的具体应用状况,全面分析了微波光传输与处理技术特征与电子信息系统性能提升的内在关系.结合电子信息系统的发展趋势和瓶颈问题,提出基于微波光子技术的解决思路,以期对未来微波光子技术的发展和应用方向提供有意义的指导.     

基于微波光子时间拉伸的雷达多普勒干扰信号产生技术研究

基于传统数字射频存储的多普勒雷达干扰信号产生技术被证实为一种有效的方案,能够通过数字域存储雷达信号,并调制产生一定的频率偏移量,达到欺骗雷达的目的。此外,基于光学射频存储的雷达干扰信号产生技术虽然能够保留雷达信号的指纹信息,但无法产生预定的多普勒调制。文章提出了一种基于微波光子时间拉伸效应的多普勒雷达干扰信号产生技术,在光学射频存储的基础上,通过微波光子时间拉伸效应,在调制到光域的雷达脉冲信号中加入一定量的多普勒频移,达到对雷达速度欺骗的效果。并且对该项技术开展了仿真工作,验证了该方案的可行性和实现效果。     

雷达中的微系统及国外研究现状

文中对微系统技术在雷达领域的应用前景进行了分析,并对国外最新发展现状进行了总结和评估。微系统技术范畴非常广,包含微电子、光电子、微机电等多个方面。微电子技术方面,片上系统和芯片级组件等技术极大提高了天线的集成度;微加工技术可实现系统级封装,将可以在一个或几个晶片上实现一部高频段有源相控阵天线;光电子可提高雷达系统带宽、隔离度,极大提升后端处理能力,将光子技术与互补金属氧化物半导体工艺相结合是实现低成本的有效途径。对更小体积、更低成本、更高性能的追求是雷达领域永恒的主题,微系统与雷达的结合是必然趋势。     

微波光子技术在雷达相控阵中的应用分析与展望

近年来,微波光子技术在雷达、通信和电子对抗中的应用得到了越来越多的关注。本文简单介绍了微波光子技术的发展情况和优势,对微波光子技术在雷达相控阵工程应用中存在的光电/ 电光转换损耗大、集成度低、通道一致性差、成本高昂等问题进行了探讨,给出了微波光子技术在雷达相控阵中三种典型的应用场景,并针对目前存在的问题,提出了促进微波光子雷达相控阵推向工程应用的关键技术,包括高效的电光/ 光电转换、高性能的射频光传输和光电混合集成等。希望通过关键技术的突破,促进微波光子技术在雷达相控阵中实现大规模工程应用。     

Towards foundry approach for silicon photonics: silicon photonics platform ePIXfab

Fabless access to wafer-scale silicon photonics technology is moving silicon photonics closer to becoming a mainstream technology and opens up new exciting areas for research at the same time. It is only by using wafer-scale technology that this emerging field will be able to realise its promise: to become a disruptive technology. At the basis of the rationale for silicon photonics is a complex of photonic functions integrated on a single chip, coupled to a stable, high-yield volume fabrication technology base. ePIXfab is a service platform offering R oriented access to state-of-the-art 200 mm wafer-scale CMOS technology optimised for silicon photonics purposes.     

光控相控阵雷达

由于孔径效应和孔径渡越时间的限制,传统的相控阵雷达难以在大扫描角下实现大瞬时带宽。把光纤技术应用于相控阵雷达,主要包括光纤延迟线形成相控阵雷达波束所需的相移、电光相控阵发射机中采用集成光学进行波束形成,用光纤技术进行天线的灵活遥控、利用光纤色散棱镜技术的宽带光纤实时延迟相控阵接收机等,可以在大扫描角下实现大瞬时带宽,在提高雷达的分辨率、识别能力、解决多目标成像、对抗反辐射导弹、简化结构、减小体积、重量、抗恶劣电磁环境、容易维护等方面有巨大的优势。由此形成的光控相控阵雷达目前具有重大的理论意义和实践意义。     

太赫兹雷达宽带STAP算法研究

太赫兹雷达可以对地面进行高帧率高分辨力成像,是太赫兹技术领域研究热点。针对太赫兹雷达宽带高分辨成像与地面动目标检测一体化实现需求,提出了一种基于宽带空时自适应处理(STAP)的地面运动目标检测算法,首次在机载太赫兹雷达上实现了同时对地高分辨雷达成像监视和多通道地面动目标指示(GMTI)检测。机载太赫兹雷达实测数据验证了算法的有效性。