美國演示世界上最複雜二維激光相控陣技術

　   美國國防部國防預研計劃局網站2013年1月15日文章稱,美國國防部國防預研計劃局(DARPA)驗證了新的二維光學相控陣技術，該技術可用於(yu) 先進激光雷達(LADAR)和其他國防用途。

　　許多人已熟悉了雷達的概念，最近幾十年來，雷達技術已因電子掃描陣列(相掃)的出現而發生革命——該技術無需機械轉動就能朝著特定方向發射射頻波束。每個(ge) 輻射單元所發射波束的幅、相均可變化，以通過與(yu) 其他輻射單元所發射波束的疊加或抵消來形成指向特定方向的波束。激光相控陣雷達的原理與(yu) 此類似，但它發射的是激光光束而不是射頻波束。激光雷達可提供更精細的信息，能用於(yu) 快速三維測繪等領域。但是，大多數現用的激光雷達光束方向控製方法都是基於(yu) 簡單的機械旋轉，過於(yu) 笨重、緩慢和不精確，難以發揮出激光雷達的全部潛力。

　　就像當前這期《自然》雜誌所報道的那樣，DARPA的研究人員們(men) 最近驗證了有史以來最複雜的二維光學相控陣。該陣列的尺寸隻有576微米x576微米，大約和針頭相當；但是，它卻包含了4096個(ge) (64x64)集成到一塊矽芯片上的納米天線。實現這一突破的關(guan) 鍵是：發展一種可以擴展以容納大量納米天線的設計；新的微尺寸加工工藝；將電子和光學部件集成到一塊單獨的芯片。

　　DARPA“多樣兼容混雜集成”(DAHI)項目經理桑傑 拉曼(Sanjay Raman)表示：“將一個(ge) 光學相控陣的所有部件集成到一個(ge) 二維微芯片上，可能會(hui) 為(wei) 感知和成像領域帶來新的能力……通過為(wei) 一個(ge) 芯片尺寸的波形因數帶來這樣的功能，該陣列將能產(chan) 生高分辨率的波束方向圖——這是研究人員們(men) 長期以來試圖通過光學相控陣創造的一種能力。對於(yu) 許多係統來說，該芯片確實是一種賦能技術，並可能在某一天支持激光雷達產(chan) 生革命性進步，就像相控陣雷達為(wei) 雷達領域帶來的革命一樣。除了激光雷達之外，該芯片還可能用於(yu) 生物醫學成像、三維全息顯示器和超高數據率通信”。

　　開發和演示二維激光相控陣技術的工作得到了DARPA的“短距、寬視場、極度敏捷、電子掃描光學發射機”(Short-Range, Wide Field-of-View Extremely agile, Electronically Steered Photonic Emitter，SWEEPER)項目和“電子-光子混雜集成”(Electronic-Photonic Heterogeneous Integration，E-PHI)項目的支持，其中後一項目是DAHI項目的一部分。未來的工作包括利用正在發展之中的各項E-PHI技術，將非矽激光器單元與(yu) 其他光學器件、矽基控製與(yu) 處理電子設備等直接集成到芯片上。