光学相控阵雷达技术的发展需求

20世纪70年代初，人们从微波相控阵理论得到启发，提出光学相控阵理论。众多的科学家经过多年的研究，设计并且试验了多种形式的光学相控阵。该技术的发展推动了激光雷达体制和激光通信体制的变革。

随着电子信息技术的飞速发展，为应对越来越复杂的空间探测需求，以及电子战对设备的集成要求，具有更高分辨率、更宽视角以及更快速捷变扫描能力的新体制雷达系统逐步成为研究的重点。激光雷达是利用激光束搜索、跟踪目标并精确测定目标方位、距离和速度的设备。因为激光的单色性好、亮度高等特点，与微波雷达相比，激光雷达具有分辨率高、隐蔽性好、低空探测能力强、体积小、质量轻等优点，因而在目标探测、跟踪、瞄准和成像识别等方面得到越来越广泛的应用。

与微波频段一样，激光频段也存在波束指向控制和孔径综合问题。传统的扫描激光雷达多采用机械偏转法（如振镜）、声光和电光等扫描方式进行波束指向控制。其中，比较成熟的是机械偏转法（图1.2），即用伺服控制系统控制雷达支架或反射镜做方位和俯仰二维运动，但机械偏转法的响应速度和控制精度很难满足高性能激光雷达的要求，并且由于是惯性扫描，灵活性受到很大的限制。而声光和电光偏转法虽然不需要机械运动，但其偏转角度通常只有几毫弧度，因而只能在小角度、小口径光束偏转的系统中应用。非扫描激光雷达抛弃了机械的扫描装置，在成像帧频和成像质量等性能上有了很大的提高，但由于采用泛光照射，能量利用率不高，作用距离不大。综上，采用快速、灵活、高精度扫描方式的新体制激光雷达成为必然的发展方向。(www.xing528.com)

图1.2　机械式有源激光雷达

光学相控阵激光雷达是一种新体制雷达，其实现原理为通过控制光学孔径上每个辐射单元光的初始相位，从而驱动光束方向实现光束扫描。光学相控阵技术的应用使得激光雷达系统机械结构简单、质量轻的光学系统得以实现。这种光学系统具有较高的稳定性、分辨率，可随机访问指向，可编程实现多光束同步和指向角动态变化。相控阵技术的应用使得激光雷达系统和激光通信系统具有良好的综合性能，使用更为灵活，是未来激光雷达和激光通信发展的重要方向。