相控陣技術是一種先進的雷達體制,相控陣技術有以下幾個特點:全電控、全不固態(tài)、無機械運動部件,并且掃描速度快、掃描范圍大,最后是結構緊湊、可靠性高,相控陣技術代表了微波雷達領域的最新成果和未來發(fā)展方向。
光相控陣技術則是通過調控光的相位的實現光束偏轉方向的控制和掃描的相控陣技術,現在光相控陣技術的應用前景主要有四個方面:激光雷達、光電吊艙、新型顯示技術以及空間光通信。例如美國NASALunarLaserCommunicationDemonstration(LLCD)項目就證明了以每秒的速率為622兆比特(Mbps)的激光通信和傳送數據的基本概念,這是當前最先進狀態(tài)的約為5倍。
相比較傳統(tǒng)的相控陣技術,光相控陣有如下優(yōu)點:采用全固態(tài)光束控制和掃描;掃描速度快、動態(tài)范圍大;集成度高、體積??;并且與半導體工藝兼容,但同時也有巨大的挑戰(zhàn):它需要設計和實現穩(wěn)定高效的相控陣單元。目前研究比較成熟的有:
1、硅基液晶(LCOS)相控陣。它由玻璃基板和硅基板組成,之間灌注液晶;硅上鍍金屬層以提高反射率,基于集成電路工藝技術和液晶工藝技術,與CMOS半導體工藝兼容;它的優(yōu)勢在于技術相對成熟,與半導體工藝兼容;同時液晶穩(wěn)定性低、調制速度慢、尺寸大也是它的劣勢所在。
2、耦合器陣列相控陣。它是以硅基波導光分配網絡;光柵耦合器輻射光學天線;采用熱控調相。優(yōu)勢在于它的集成度高,與半導體工藝兼容;劣勢就是它所采用的熱控調制方法速度較慢。
3、高對比光柵(HCG)相控陣。它采用高對比光柵(High-indexconstrastgrating,HCG)實現寬帶反射鏡;利用微機電MEMS技術的電控調相。有明顯的優(yōu)勢與半導體工藝兼容、電控相位變化、調制速度快(近MHz);但是單元數量有待增加、單元尺寸有待進一步縮小。
總的來說,光束掃描(Beamstearing)在激光雷達、光電探測、光電對抗等軍事領域,及新型投影技術、空間光通信等民用領域具有廣泛應用前景。光相控陣與微波相控陣原理類似,即在光頻上實現相干調相以實現光束掃描;光相控陣的關鍵是設計高效率、高穩(wěn)定性、高集成度的光相位控制單元;光相控陣有望實現全固態(tài)、電驅動的光束掃描,將極大提光束掃描的速度、集成度和可靠性;基于硅基光子學的光相控陣技術具有與CMOS工藝兼容、集成度高、調制速度快等優(yōu)點,是目前研究的熱點。