相控陣技術(shù)是一種先進(jìn)的雷達(dá)體制,相控陣技術(shù)有以下幾個(gè)特點(diǎn):全電控、全不固態(tài)、無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件,并且掃描速度快、掃描范圍大,最后是結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高,相控陣技術(shù)代表了微波雷達(dá)領(lǐng)域的最新成果和未來(lái)發(fā)展方向。
光相控陣技術(shù)則是通過(guò)調(diào)控光的相位的實(shí)現(xiàn)光束偏轉(zhuǎn)方向的控制和掃描的相控陣技術(shù),現(xiàn)在光相控陣技術(shù)的應(yīng)用前景主要有四個(gè)方面:激光雷達(dá)、光電吊艙、新型顯示技術(shù)以及空間光通信。例如美國(guó)NASALunarLaserCommunicationDemonstration(LLCD)項(xiàng)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(dāng)前最先進(jìn)狀態(tài)的約為5倍。
相比較傳統(tǒng)的相控陣技術(shù),光相控陣有如下優(yōu)點(diǎn):采用全固態(tài)光束控制和掃描;掃描速度快、動(dòng)態(tài)范圍大;集成度高、體積小;并且與半導(dǎo)體工藝兼容,但同時(shí)也有巨大的挑戰(zhàn):它需要設(shè)計(jì)和實(shí)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(shù)和液晶工藝技術(shù),與CMOS半導(dǎo)體工藝兼容;它的優(yōu)勢(shì)在于技術(shù)相對(duì)成熟,與半導(dǎo)體工藝兼容;同時(shí)液晶穩(wěn)定性低、調(diào)制速度慢、尺寸大也是它的劣勢(shì)所在。
2、耦合器陣列相控陣。它是以硅基波導(dǎo)光分配網(wǎng)絡(luò);光柵耦合器輻射光學(xué)天線;采用熱控調(diào)相。優(yōu)勢(shì)在于它的集成度高,與半導(dǎo)體工藝兼容;劣勢(shì)就是它所采用的熱控調(diào)制方法速度較慢。
3、高對(duì)比光柵(HCG)相控陣。它采用高對(duì)比光柵(High-indexconstrastgrating,HCG)實(shí)現(xiàn)寬帶反射鏡;利用微機(jī)電MEMS技術(shù)的電控調(diào)相。有明顯的優(yōu)勢(shì)與半導(dǎo)體工藝兼容、電控相位變化、調(diào)制速度快(近MHz);但是單元數(shù)量有待增加、單元尺寸有待進(jìn)一步縮小。
總的來(lái)說(shuō),光束掃描(Beamstearing)在激光雷達(dá)、光電探測(cè)、光電對(duì)抗等軍事領(lǐng)域,及新型投影技術(shù)、空間光通信等民用領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。光相控陣與微波相控陣原理類似,即在光頻上實(shí)現(xiàn)相干調(diào)相以實(shí)現(xiàn)光束掃描;光相控陣的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)全固態(tài)、電驅(qū)動(dòng)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(xué)的光相控陣技術(shù)具有與CMOS工藝兼容、集成度高、調(diào)制速度快等優(yōu)點(diǎn),是目前研究的熱點(diǎn)。