基于宇稱-時間對稱結構激光雷達天線設計

易凌俊 李長紅 楊 帆 張學鋒

(青島大學 山東青島 266071)

0 引言

從雷達的基本方程參數可知，對于單基地雷達而言，要想提高雷達的最大檢測距離，可以從發射信號、回波信號和接收機靈敏度三個方面入手。對于實際的雷達接收系統而言，由于外界環境的影響(如霧霾、雷雨等)而導致發射信號大幅衰減而導致回波信號極弱。對于微弱信號的處理可以從接收機末端的信號處理系統入手，通過算法設計實現對目標信號的接收，也可以通過改進硬件結構，提高接收機靈敏度，但如果回波信號功率小于噪聲信號時，這就需要通過提高發射信號功率的方式提高雷達的最大檢測距離。

本文設計了一種基于PT對稱結構的光子晶體光學天線，該結構不僅能夠對接收機反射信號產生高增益效應，同時，由于結構的對稱性，天線對回波信號同樣產生高增益，這對高集成度收發共用激光雷達天線的設計提供了一種新的思路。

1 研究模型與分析方法

本文設計的雷達天線模型如圖1所示，主體結構可以表示為(ACB)D(ACB)，其中表示PT對稱單元周期數，A層和B層分別代表摻雜量子點的損耗介質層與增益介質層，其折射率在特定波長下呈互為共軛關系，即滿足實部相等，虛部互為相反，這樣結構整體就滿足PT對稱條件。這種增益和損耗介電層可以通過類似于摻雜量子阱放大器結構的設計過程來制造，結合改良化學氣相沉積(Modified Chemical VaporDeposition，MCVD)過程，通過溶液摻雜方法來制造含增益量子點和損耗量子點的襯底結構。……