《寬頻毫米波陣列光子學處理及相干成像關鍵問題研究》是依託北京航空航天大學，由何雲濤擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：寬頻毫米波陣列光子學處理及相干成像關鍵問題研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：何雲濤
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
被動毫米波成像在遙感、軍事偵察、射電天文學研究、反恐與安全檢查等領域具有廣泛的套用基礎。本項目針對實際成像系統在重量、體積、實時性、作用距離和防電磁干擾等方面的特殊要求，結合當前正在發展的被動毫米波綜合孔徑光子成像方法，提出利用光子晶體信息存取技術實現寬頻被動毫米波陣列的光子學處理與實時相干成像，以提升探測靈敏度和成像質量。在已有工作基礎上，本項目將研究：寬頻被動毫米波陣列光子學相干成像的理論論證與仿真分析；用於成像探測的特定波段寬頻毫米波光子接收機設計與最佳化；基於光子晶體光譜燒孔信息存取的寬頻毫米波陣列光子學處理理論與實現方法，並通過模擬波前信號開展寬頻毫米波陣列處理與成像實驗研究；針對成像系統相位誤差特點，提出基於冗餘基線校正和載波干涉校正技術的複合相位校正方法，在理論分析基礎上開展相位校正實驗研究。通過上述關鍵問題研究，為未來實現寬頻被動毫米波實時成像系統奠定堅實基礎基礎。
結題摘要
被動毫米波成像技術是當前國際上一個非常熱門的研究方向，在國防和民用領域都具有廣闊的套用前景，而本課題所研究的被動寬頻毫米波綜合孔徑光子成像技術，是進一步提高成像系統解析度和成像處理速度的一個重要途徑。本項目採用微波光子學和光子晶體光譜存儲技術來實現寬頻毫米波陣列成像目的，主要獲得了以下研究結果。(1)從理論上論證基於光譜燒孔存取處理的寬頻毫米波陣列光子學相干成像方法，具體內容包括：分析目標的寬頻毫米波信號在經寬頻毫米波光子接收機，光纖陣列傳輸，微透鏡陣列和衍射光柵，直到光子晶體平面，整個過程信號的存在形式，分析了空間相干成像及其經光子晶體處理實時獲取圖像過程。(2)針對寬頻毫米波成像系統的要求，利用已有的微波光子學理論，設計了一種滿足本項目成像方法的接收機系統結構，包括天線矩形波導轉平面波導模組，微波濾波電路設計和電光調製模組設計三個部分。最終性能如下：毫米波光電調製半波電壓低於7V，調製器導體損耗小於0.17dB/cm/GH1/2，介質損耗小於0.01dB/cm/GHz，毫米波理論等效折射率達到2.14，CPW特徵阻抗高於47歐姆。(3)在深入分析光光子晶體光譜燒孔基礎上，研究寬頻毫米波信號經過光學上變頻在空間直接相干成像，利用特定光子晶體的將寬頻圖像存儲於光子晶體中，以及利用掃頻雷射束讀取圖像，這三個階段的物理和數學過程，並進行了仿真驗證和實驗設計。(4)建立載波干涉校正方法的基本理論，設計一種可行的校正方案，基於隨機並行梯度下降算法實現光纖相位誤差校正，並從理論和實驗兩個方面驗證該算法效果滿足成像系統的要求。在研究過程中，項目組發現寬頻毫米波光子接收機製作工藝和光譜燒孔晶的超低溫環境都是本項目成果套用中亟待解決和攻克的新課題，對於前者需要進一步開展深入的研究，而對於後者，則採用專門設計的電聲光調製技術將毫米波的空頻域信號直接轉換到光載波的時頻域信號以避開當前系統苛刻的低溫環境要求，項目組也期望能夠獲得後續資助，繼續開展相關的研究工作。
