フォトニクス：完全にフォトニクスに基づくコヒーレントレーダーシステム

次世代のレーダー（radio detection and ranging）システムは、変化しやすい環境に適応するようソフトウエア無線（software-defined radio）に基づく必要があり、アンテナを小さくするために搬送波周波数が高く、分解能を高くするために帯域幅が広い必要がある。今日のデジタルマイクロ波コンポーネント（シンセサイザーやアナログ・デジタル変換器）には、周波数が高くなるにつれて雑音が大きくなり、帯域幅が狭いという問題があるため、完全にデジタルなレーダーシステムは数ギガヘルツまででしか動作できず、周波数を高くするのに、雑音の多いアナログの上方変換や下方変換が必要となる。対照的に、フォトニクスでは、高い精度と超広帯域幅が得られ、任意の波形の極めて安定な高周波信号をミリ波まで柔軟に生成でき、下方変換を行うことなく、そうした信号の検出と正確な直接デジタル化が可能である。これまで、フォトニクスに基づく高周波信号の発生と検出は別々に研究され、レーダーシステムでは試験されていない。今回我々は、PHODIR計画で行った完全にフォトニクスに基づくコヒーレントレーダー実証器の開発と実地試験の結果を報告する。提案した構成では、単一のパルスレーザーを利用して波長可変レーダー信号を発生し、その反射波を受信しており、高周波の上方変換や下方変換を避けて、ソフトウエアで定義する方法と高分解能の両方が保証される。その性能は、2 GHz以上の搬送波周波数で最新の電子式レーダーを超えており、非協力的な航空機を検出して、このシステムの有効性と期待される精度が確かめられた。

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