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| 編輯推薦： |
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本书是一本全面介绍光子集成相控阵技术的图书，对学术界和工业界应用此技术的学生和研究人员都会有所帮助。
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| 內容簡介： |
本书首先介绍了光子集成相控阵的概念、工作原理和国内外研究进展，进而对光子集成相控阵中光天线单元和阵列设计进行了详细介绍，结合不同规模的硅基光相控阵设计案例，深入探讨了实现低副瓣的设计方法，阐述了光子集成相控阵的测试原理和测试设计，后通过硅基光相控阵芯片研发案例详细说明光子集成相控阵的设计、实现与测试，并进行基于硅基光相控阵芯片的短距离空间光通信验证。
本书致力于将理论研究、设计加工和实验验证相融合，希望能够为光相控阵技术领域的研究和设计者提供参考。
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| 關於作者： |
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董涛，男，研究员，博士生导师，博士，毕业于北京理工大学信息与电子学院。现航天科技集团五院。长期从事相控阵天线研究和产品研制工作，发表学术论文100余篇，授权国家发明专利35项。
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| 目錄：
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目录
第1章绪论1
1.1光相控阵的概念和内涵1
1.2光子集成相控阵的组成2
1.2.1光耦合器2
1.2.2光功率分配网络4
1.2.3光移相器6
1.2.4光天线阵列11
1.2.5控制电路12
1.3光相控阵波束扫描原理14
1.4光相控阵和微波相控阵的关系15
1.5光相控阵的主要参数16
1.5.1光天线的端口特性16
1.5.2光天线的辐射特性18
1.6光相控阵的应用领域20
1.7光子集成相控阵国内外研究进展22
1.7.1一维光相控阵23
1.7.2二维光相控阵26
1.7.3光子集成光相控阵的发展趋势28
第2章光天线单元和阵列设计31
2.1硅基光栅型纳米天线31
2.1.1硅基弧形光栅纳米天线单元和阵列设计31
2.1.2小型化硅基直光栅纳米天线单元和阵列设计39
2.1.3抑制双向辐射的天线单元设计46
2.2等离子体激元纳米天线51
2.2.1等离子体激元纳米天线单元设计52
2.2.2等离子体激元纳米天线阵列设计55
2.3硅基喇叭形纳米天线60
2.3.1硅基H面扇形喇叭纳米天线设计60
2.3.2硅基角锥喇叭形纳米天线设计62
2.3.3小型化硅基喇叭形纳米天线设计62
第3章光子集成相控阵低副瓣设计67
3.1低副瓣光相控阵设计方法67
3.1.1等间距阵列设计方法68
3.1.2非等间距阵列设计方法70
3.2低副瓣光相控阵设计案例72
3.2.1等间距阵列低副瓣设计72
3.2.2非等间距阵列低副瓣设计79
第4章光子集成相控阵测试96
4.1光子集成相控阵中关键器件测试96
4.1.1光天线单元辐射特性测试96
4.1.2光移相器移相特性测试99
4.2光子集成相控阵芯片测试106
4.2.1测试指标106
4.2.2测试方法106
4.2.3测试系统107
第5章光子集成相控阵设计实例112
5.1端面耦合的1×32阵元硅基光相控阵112
5.1.1设计方案112
5.1.2辐射特性测试116
5.1.3仿真与测试对比118
5.2垂直耦合的1×64阵元硅基光相控阵120
5.2.1设计方案120
5.2.2辐射特性测试120
5.2.3仿真与测试对比124
5.3垂直耦合封装的1×128阵元硅基光相控阵126
5.3.1设计方案126
5.3.2辐射特性测试128
5.3.3仿真与测试对比128
5.4基于硅基光相控阵的通信演示验证131
5.4.1基于硅基光相控阵的波束扫描切换演示验证131
5.4.2基于硅基光相控阵的自由空间光通信演示验证133
参考文献136
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| 內容試閱：
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空间光通信具有可用带宽大、通信速率高、保密性强等显著优势，是星间高速通信与组网的重要手段。目前的星载激光通信终端的捕获、跟踪、指向（ATP）采用机械伺服和光学镜头的方式，这种方式面临扫描速度慢、波束无法捷变、不能同时实现多波束、体积大、质量大等难题。
光子集成相控阵是采用光子集成技术实现的工作在光频段的相控阵芯片，通过改变光天线阵列中阵元的相位，实现波束的定向辐射和扫描。光子集成相控阵通过相位控制实现波束扫描，相对于机械伺服ATP方式，具有扫描速度快、波束可捷变、体积小、质量小等优点，是未来空间激光通信和光网络快速建链的核心器件。
本书针对空间光通信和光网络快速建链的需求，深入浅出地介绍了光子集成相控阵的概念、工作原理和国内外研究进展，接着针对光天线阵列、光子集成相控阵的设计和测试等关键技术进行详细分析，后通过不同规模的硅基光相控阵芯片研发案例详细说明光子集成相控阵的设计、实现与测试，并进行基于硅基光相控阵样片的短距离空间光通信验证。
本书共分为5章，各章主要内容安排如下。
第1章绪论，介绍光相控阵的概念及分类，对比分析了光相控阵与微波相控阵的关系，并全面介绍了光子集成相控阵的核心器件组成，给出主要参数，分析其应用领域，调研分析了光子集成相控阵技术的国内外研究进展。
第2章光天线单元和阵列设计，主要介绍了硅基光栅型纳米天线、等离子体激元纳米天线、硅基喇叭形纳米天线的设计方法，针对不同单元形成的均匀光天线阵列的辐射特性进行分析。
第3章光子集成相控阵低副瓣设计，介绍了等间距天线阵列和非等间距天线阵列实现低副瓣的设计方法，并对具体的设计案例进行分析。
第4章光子集成相控阵测试，详细介绍了光子集成相控阵中关键器件的测试原理、测试方法，并详细阐述了光子集成相控阵远场方向图的测试系统设计方案和测试方法，给出了硅基光天线单元、硅基移相器、硅基光相控阵的测试案例。
第5章光子集成相控阵设计实例，分别介绍了光子集成相控阵样片的设计与测试案例，并展示了基于光子集成相控阵样片的短距离空间光通信演示验证实验结果。
本书的出版得到了北京卫星信息工程研究所各级领导的大力支持，得到了航天科技图书出版基金的资助。北京理工大学徐晓文教授和首都师范大学张岩教授在本书的撰写过程中提出了宝贵的建议，天地一体化信息技术国家重点实验室殷杰博士、苏昱玮博士、刘志慧博士、张婷婷博士分别对不同章节提出了宝贵意见，何新宇、邵麟杰两位研究生对图表整理给予了帮助，在此一并表示感谢。
本书所涉及的引用和参考内容，尽可能标注了来源和出处，但难免有所遗漏，在此对未能注明的引用表示歉意。
由于著者水平有限，书中难免存在不足之处，恳请读者批评指正。
作者
2021年12月
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