近年來，隨著自動駕駛、智能家居和6G通信等領域的快速發展，對高精度雷達技術的需求日益迫切。傳統電子雷達受限于低頻段窄帶寬的瓶頸，難以同時兼顧高分辨率與小型化需求。

據南開大學官方消息，近日，南開大學智能光子研究院祝寧華院士團隊與香港城市大學合作，基于4英寸薄膜鈮酸鋰平臺，成功研發了全球首款集成薄膜鈮酸鋰光子毫米波雷達，實現了厘米級距離、速度探測分辨率及逆合成孔徑雷達（ISAR）二維成像的突破性進展。這一成果不僅標志著我國在微波光子學領域的技術領先地位，更為6G時代的智能感知應用奠定了關鍵基礎。

微波光子學起步于上世紀70年代，微波光子雷達作為這一技術的延伸，突破了傳統電子雷達需要在頻率和帶寬之間權衡的限制。

此次南開與香港城市大學團隊通過材料創新，采用高線性電光系數、寬波長透明窗口和大折射率差的薄膜鈮酸鋰材料，結合兼容CMOS工藝的4英寸晶圓平臺，實現了高性能電光調制。與傳統硅基材料相比，薄膜鈮酸鋰的電光轉換效率提升了一個數量級，且支持更高頻率（可達300 GHz以上）和更大帶寬（超過傳統雷達的10倍）的信號處理能力。如下圖：

同時，工藝上也實現了突破。通過紫外步進式光刻和干法刻蝕工藝優化，團隊將雷達的倍頻模塊、回波去斜模塊等功能集成到一塊僅15毫米×1.5毫米×0.5毫米的芯片上，尺寸僅為傳統分立式雷達系統的千分之一。這一設計不僅簡化了系統復雜度，還突破了高速數模/模數轉換器（ADC/DAC）的性能限制，實現了片上毫米波信號的生成與回波處理一體化，顯著提升了信號處理效率和抗干擾能力。

由于核心材料以及核心技術工藝的突破，微波光子雷達應用上也有望向更高頻率、更大帶寬和更小尺寸方向發展，在車載雷達、機載雷達和智能家居等多個領域引發變革性應用。

尤其在自動駕駛領域，由于現有車載雷達因分辨率限制，難以識別細小障礙物（如路緣石、低矮護欄）。而新型光子雷達的厘米級精度可精準探測行人、車輛及復雜路況，例如在平衡車運動測試中（速度<1.5 m/s），雷達實時追蹤了目標的距離-多普勒特性，誤差低于0.1 m/s14。因而，搭載新型光子雷達技術的智能汽車將于1-3年內實現商業化，推動L4級自動駕駛的普及，使之成為自動駕駛的“超級視覺”。

當然，隨著低空飛行逐步的開放，以及產業進一步成熟。新型光子雷達在機載領域的應用也將迎來爆發時刻；新型光子雷達的ISAR成像能力可實現對空中目標（如無人機、小型飛行器）的高分辨率識別。據說團隊在實驗中對大型飛機模型的成像顯示，其輪廓細節分辨率達厘米級，遠超傳統雷達的米級水平，可顯著提升防空系統的早期預警能力。

隨著6G通信對高頻段（太赫茲）和大帶寬的需求，光子雷達的兼容性優勢將進一步凸顯。因此，南開大學與香港城市大學的這項突破，不僅填補了我國在片上光子雷達領域的空白，更以創新材料-工藝-應用全鏈路創新推動了微波光子學的產業化進程；標志著微波光子雷達發展達到了一個重要的里程碑。