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(xiàn)光束偏轉方向的控制和掃描的相控陣技術,現(xiàn)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(shù)據(jù)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(xiàn)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(wǎng)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(xiàn)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(shù)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(xiàn)相干調相以實現(xiàn)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(xiàn)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。