世界最新雷达？激光浮动主动相控阵雷达！

相控阵激光雷达技术1    董光焰，郑永超，张文平，王治中，吴登喜，赵明福，田  勇     （中国电子科技集团公司第27研究所，河南 郑州 450015）    摘要：以激光雷达应用为背景，概述了应用光学相控阵技术的激光雷达在国内外的研究现状和发展，介绍了相控阵激光雷达的工作原理，包括两者的概念、实现方法等。最后对发展相控阵激光雷达需要解决的关键技术进行了讨论。  关键词：相控阵激光雷达； 光学相控阵； 光移相器  中图分类号:TN247      文献标识码：A      文章编号：1007-2276(2006)增C-0289-05  Technique of phased array ladar    DONG Guang-yan, ZHENGYong-chao, ZHANG Wen-ping, WANG Zhi-zhong, WU Deng-xi,   ZHAO Ming-fu, TIAN Yong  (The 27th Research Institute，China Electronics Technology Group Corporation, Zhengzhou 450015, China)    Abstract: Based on the ladar technique, the development of ladar applying optical phrase array technique is described and the theory of phrased array ladar is introduced, which includes both of the concepts, methods and so on. Finally, the key techniques of developing phrased array ladar are discussed.   Key words：Phased array ladar；  Optics phased array；  Acousto-optic phase shifter    0  引  言    目前的激光雷达多采用机械光束导向，由于机械稳定性问题在系统性能和成本方面受到限制。要达到系统所要求的光束导向和稳定性要求，机械运动必须精确、迅速，这就需要增加额外的重量。系统通常需要的亚微弧量级的扫描精度对于现有的机械光束导向系统来说是不太可能实现的。大多数机械系统不能提供快速随机的光束指向，另外大光学口径的传感器系统的快速扫描所需要的功率是系统难以承受的。所以尽管在这
个领域积累了大量的实际生产经验，还是不能满足高性能激光雷达的应用。因此，需要在体制上创新。  文中介绍应用光学相控阵技术的新体制激光雷达——相控阵激光雷达。采用光学相控阵技术的激光雷达具有克服采用机械光束扫描技术的激光雷达系统很多缺陷的潜力。光学相控阵直接源于微波相控阵。在相关的微波雷达领域，相控阵已得到迅速发展。因为其随机处理，不具有机械运动装置的快速光束指向所带来的明显优势，尽管它们成本很高，人们还是选择这种技术。相控阵激光雷达代表了一种非常有潜力的新型技术，

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它具备非常高的稳定性、随机处理光束导向、可编程控制光束扇出、动态聚焦/散焦等能力。    1  国内外现状及发展    光学相控阵技术早期研究始于20世纪70年代初，美国的Meyer[1]研制了利用大体积钽酸锂移相器的一维光学相控阵，进行了有益的尝试。近年来主要是各种光学相控阵的实用化研制，应用于激光束控制、激光空间通信、激光成像等方面。国内在相控阵激光雷达研究上起步较晚，目前仍处于前期研究阶段，尚未有试验报道。  美国科罗拉多州拉斐特市的Boulder Nonlinear Systems公司2001年发布了一个衍射的一维液晶导向产品，见图2。这个产品主要依靠光学相控阵技术。有4 096个可独立寻址单元，设备能够转8 000个不同的角度。Clear aperture是7.4 mm×6 mm。系统波长范围514 nm～1.55 μm。将来的目标包括增大设备的孔径和向两维发展。  雷声公司为DARPA的“灵巧控制光速”(STAB)项目开发了非机械式激光束控制技术，该项目采用的激光束控制技术称之为“光相控阵”(OPA)技术，采用平板电动液晶阵列控制激光器，将其发射光束分解为多个激光束，并减小大气衰减效应。而目前开发项目的目标是让雷声公司进一步发展“自适应光相控阵锁定单元”激 光束控制技术，其重点放在空间对地面的激光束控制上。与目前采用环架式机械光学装置的激光器点对点通信控制不同，“光相控阵”技术能使激光器光束分解为多个激光束，同时传给多个接收机，该技术除用于激光通信外，还可用于激光成像和其他用途。  澳大利亚有研究人员提出一种方案[2]，接收/发射均采用相控阵阵列天线，利用1.064 μm激光进行实验，可以应用于星间激光通信和空间激光雷达系统等方面。  美国为其新一代战机提出一种综合化光电信息系统的多功能概念图。其本质特征体现了物理层的综合集成（包括多频段、多传感器共用光学孔径、共用光路、共用信息处理器）、信息融合和多功能一体化，代表机载光电信息系统的一种发展趋势。其中，多传感器共用光学孔径是采用的光学相控阵，支持空-地、空-空目标捕获/跟踪/瞄准、测距/目标指示、侦察/告警、激光定向干扰、激光无线通信和局部风场测量等功能。  采用相控阵激光雷达技术是美国第四代战机（F-35）综合光电系统的主要创新点。美国空军拟为新一代战机研制并装备基于光学相控阵天线的多用途相控阵激光雷达，目前已研制出4 cm×4 cm的阵面，单元数为43 000元，波束扫描范围为5°，

为采用光学相控阵的非机械激光束控制装置。

2  相控阵激光雷达工作原理[3～6]    2.1  光学相控阵技术原理  光学相控阵光束指向控制的基本原理是，通过调节从各个相控单元(光学移相器)辐射出的光波之间的相位关系，使其在设定方向上彼此同相，产生相互加强的干涉，干涉的结果是在该方向上产生一束高强度光束，而在其他方向上从各相控单元射出的光波都不满足彼此同相的条件，干涉的结果彼此相抵消，因此，辐射强度接近于零。组成相控阵的各相控单元在计算机的控制下，可使一束或多束高强度光束的指向按设计的程序实现随机空域扫描。  图4所示光学相控阵是由M个相控单元组成的一维阵列。其作用相当于一个理想薄透镜，相位的变化与坐标成正比。当入射光波通过一个具有线性相位方程()xxϕα=的光学相控阵时，光束将偏转θs角度，其中s 2sin()αθλ π=，λ是入射光的 波长，θs是特定的偏转角，分别控制每个相控单元的相位调整相位波前，从而控制入射光束的偏转和形状。在设计波长时，相控阵等效于棱镜对光束的偏转，相当于在光学系统口径内插入一个棱镜，将会引起口径内光学路径延迟(OPD)的线性 变化，改变光程差，使相位波前倾斜，从而改变光束方向。图4中（a）是装置图，（b）表示电极上加VRMS的电压，将产生一个阶梯状的光程差nε，近似于“光楔”。  光学相控阵从整体上是没有分立元件的，它由相移器阵列组成，而不是独立的发射/接收模块，设计时采用低成本的寻址器件。光学相控阵是无源阵列，完全由相移器构成，作为空间入射阵列工作，也就是说已存在的光束入射到相移阵列，阵列完成光束的偏转。这与有源相控阵不同，有源相控阵由独立的发射模块形成

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看来这方面 兔子跟的蛮紧的，应该已经小有成就了！

采用相控阵激光雷达技术是美国第四代战机（F-35）综合光电系统的主要创新点。

也是跟踪发展啊

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尼玛 尽然有43000个寻址单元！逆天

火鸟台？？？还是算了吧

高端大气上档次

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