据南开大学官方消息，近日，南开大学智能光子研究院祝宁华院士团队与香港城市大学合作，基于4英寸薄膜铌酸锂平台，成功研发了全球首款集成薄膜铌酸锂光子毫米波雷达，实现了厘米级距离、速度探测分辨率及逆合成孔径雷达（ISAR）二维成像的突破性进展。这一成果不仅标志着我国在微波光子学领域的技术领先地位，更为6G时代的智能感知应用奠定了关键基础。
微波光子学起步于上世纪70年代，微波光子雷达作为这一技术的延伸，突破了传统电子雷达需要在频率和带宽之间权衡的限制。
此次南开与香港城市大学团队通过材料创新，采用高线性电光系数、宽波长透明窗口和大折射率差的薄膜铌酸锂材料，结合兼容CMOS工艺的4英寸晶圆平台，实现了高性能电光调制。与传统硅基材料相比，薄膜铌酸锂的电光转换效率提升了一个数量级，且支持更高频率（可达300 GHz以上）和更大带宽（超过传统雷达的10倍）的信号处理能力。如下图：
同时，工艺上也实现了突破。通过紫外步进式光刻和干法刻蚀工艺优化，团队将雷达的倍频模块、回波去斜模块等功能集成到一块仅15毫米×1.5毫米×0.5毫米的芯片上，尺寸仅为传统分立式雷达系统的千分之一。这一设计不仅简化了系统复杂度，还突破了高速数模/模数转换器（ADC/DAC）的性能限制，实现了片上毫米波信号的生成与回波处理一体化，显著提升了信号处理效率和抗干扰能力。
由于核心材料以及核心技术工艺的突破，微波光子雷达应用上也有望向更高频率、更大带宽和更小尺寸方向发展，在车载雷达、机载雷达和智能家居等多个领域引发变革性应用。
尤其在自动驾驶领域，由于现有车载雷达因分辨率限制，难以识别细小障碍物（如路缘石、低矮护栏）。而新型光子雷达的厘米级精度可精准探测行人、车辆及复杂路况，例如在平衡车运动测试中（速度<1.5 m/s），雷达实时追踪了目标的距离-多普勒特性，误差低于0.1 m/s14。因而，搭载新型光子雷达技术的智能汽车将于1-3年内实现商业化，推动L4级自动驾驶的普及，使之成为自动驾驶的“超级视觉”。
当然，随着低空飞行逐步的开放，以及产业进一步成熟。新型光子雷达在机载领域的应用也将迎来爆发时刻；新型光子雷达的ISAR成像能力可实现对空中目标（如无人机、小型飞行器）的高分辨率识别。据说团队在实验中对大型飞机模型的成像显示，其轮廓细节分辨率达厘米级，远超传统雷达的米级水平，可显著提升防空系统的早期预警能力。
随着6G通信对高频段（太赫兹）和大带宽的需求，光子雷达的兼容性优势将进一步凸显。因此，南开大学与香港城市大学的这项突破，不仅填补了我国在片上光子雷达领域的空白，更以创新材料-工艺-应用全链路创新推动了微波光子学的产业化进程；标志着微波光子雷达发展达到了一个重要的里程碑。
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