[发明专利]光子时间拉伸相参雷达芯片

权利要求书

1.一种光子时间拉伸相参雷达芯片，包括飞秒脉冲产生部分(1)、雷达发射部分(2)和雷达接收部分(3)，其特征在于：

所述的飞秒脉冲产生部分(1)，用于产生高重复频率、宽光谱的飞秒脉冲，并分为二路，一路作为光载波输入所述的雷达发射部分(2)，另一路输入所述的雷达接收部分(3)；

所述的雷达发射部分(2)包括信号发生器(2-1)、第一电光调制器(2-2)、第一光电探测器(2-3)、功率放大器(2-4)以及发射天线(2-5)，所述的信号发生器(2-1)与所述的第一电光调制器(2-2)的射频输入端相连；所述的光载波输入所述的第一电光调制器(2-2)中，该第一电光调制器(2-2)将所述的信号发生器(2-1)产生的基带雷达信号通过电光调制效应加载在该光载波上，然后经过所述的第一光电探测器(2-3)的外差拍频产生所需频率和带宽的微波信号，经功率放大器(2-4)放大后，由所述的发射天线(2-5)将微波信号发射出去；

所述的雷达接收部分(3)包括第一色散介质(3-1)、接收天线(3-2)、低噪声放大器(3-3)、第二电光调制器(3-4)、第二色散介质(3-5)、光放大器(3-6)、第二光分路器(3-7)、第二光电探测器(3-8)、第一模数转换器(3-9)、第三色散介质(3-10)、第三光电探测器(3-11)、第二模数转换器(3-12)和DSP(3-13)，所述的低噪声放大器(3-3)的输出端与所述的第二电光调制器(3-2)的射频输入端相连；所述的另一路光进入所述的第一色散介质(3-1)光子时间拉伸后，所形成的接收窗口覆盖整个雷达探测距离，所述的接收天线(3-2)接收到的雷达回波信号经过所述的低噪声放大器(3-3)放大后，被所述的第二电光调制器(3-4)调制加载在光子时间拉伸后的光载波脉冲上，加载有雷达回波信号的光载波脉冲经过所述的第二色散介质(3-5)光子时间拉伸，展宽后的光载波脉冲经过所述的光放大器(3-6)放大后，经所述的第二光分路器(3-7)分成两路，一路经过所述的第二光电探测器(3-8)转换成电信号，另一路先经过所述的第三色散介质(3-10)进一步进行光子时间拉伸，再经过所述的第三光电探测器(3-11)转换成电信号；两路电信号分别经过所述的第一模数转换器(3-9)和第二模数转换器(3-12)进行模拟-数字转换后，进入到所述的DSP(3-13)中进行数字处理，得到探测目标信息。

2.根据权利要求1所述的光子时间拉伸相参雷达芯片，其特征在于，所述的飞秒脉冲产生部分(1)包括泵浦激光器(1-1)、克尔光学微腔(1-2)和光分路器(1-3)；所述的泵浦激光器(1-1)产生的泵浦光进入所述的片上克尔光学微腔(1-2)中产生高重复频率宽光谱飞秒脉冲，然后被所述的第一光分路器(1-3)分为两路。

3.根据权利要求1所述的光子时间拉伸相参雷达芯片，其特征在于，所形成的接收窗口覆盖整个雷达探测距离，飞秒脉冲产生部分产生的飞秒脉冲宽度、重复频率以及第一色散介质(3-1)和第二色散介质(3-5)需要满足下述公式：

B·D₁≥T_rep (1)

其中，T_rep代表飞秒脉冲产生部分输出光脉冲的重复周期，B为脉冲光谱宽度，D₁代表第一色散介质(3-1)的色散系数；D₂代表第二色散介质(3-5)的色散系数，M为光子时间拉伸链路的拉伸因子。

4.根据权利要求2所述的光子时间拉伸相参雷达芯片，其特征在于所述的泵浦激光器(1-1)为固体激光器、半导体激光器、光纤激光器以及各种类型片上光源，激光形式为单频连续光、多波长激光以及脉冲激光。

5.根据权利要求1所述的光子时间拉伸相参雷达芯片，其特征在于所述的片上克尔光学微腔(1-2)为于微环、微盘、微球、微棒形式；波导模式为空间辐射模、衬底辐射模以及导模模式；波导材料为氟化镁、硅、二氧化硅、氮化硅、III-V族化合物、铌酸锂、砷化镓铝以及硫化物或氟化物；微环波导结构为条形波导、脊形波导、条形槽波导以及T形或L型波导。