CN114047507B - 微波-激光雷达一体化集成芯片及应用系统与探测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微波‑激光雷达一体化集成芯片，属于光电集成技术领域。通过光子集成技术将微波雷达核心组件、激光雷达核心组件一体化集成，光子集成组件包括：锁模激光器、第一光耦合器、第二光耦合器、光滤波器、第一电光强度调制器、第一半导体光放大器、第二电光强度调制器、第二半导体光放大器、第三光耦合器、高频光电探测器、第四光耦合器、第一光90°耦合器、第一平衡光电探测器对、第三半导体光放大器、第五光耦合器、第二光90°耦合器和第二平衡光电探测器对，各光子组件之间通过光波导连接。本发明还公布了基于微波‑激光雷达一体化集成芯片的应用系统及探测方法，方案紧凑简单，可实现双传感器探测信息融合。

Description

微波-激光雷达一体化集成芯片及应用系统与探测方法

技术领域

本发明涉及一种微波-激光雷达一体化集成芯片及应用系统与探测方法，属于集成微波光子技术领域。

背景技术

面向新型态势感知的迫切需求，研究具有实时、高精度、全天时、多功能全频谱探测能力的传感器成为基础。具有实时、高距离分辨率、全天时探测能力的雷达与具有高角度分辨率、多普勒敏感的激光雷达因探测频率、传输特性不同而各自具有独特的特性。研究人员正寻求基于两种体制雷达的融合解决方案以满足新型感知需求。得益于微波光子技术的快速发展，微波信号的光域操控，如光子传输、光子混频、光子采样、光子移相等为克服传统雷达电子瓶颈问题以及实现新型激光雷达探测架构，提供了新的技术支撑，成为下一代雷达的关键使能技术，特别是集成微波光子技术，（参见[J. Capmany, D. Novak, "Microwave photonics combines two worlds," Nature photonics, vol. 1, no. 6,pp. 319-330, 2007.]与Marpaung D, Roeloffzen C, Heideman R, et al. "Integrated microwave photonics, " Laser & Photonics Reviews, vol. 7, no. 4,pp. 506-538, 2013.）。基于微波光子技术的微波光子雷达及激光雷达已有广泛研究。如意大利研究人员论证了一种基于微波光子技术的微波光子雷达-激光雷达一体化集成芯片（参见[Falconi F, Melo S, Scotti F, et al., " A Combined Radar & Lidar SystemBased on Integrated Photonics in Silicon-on-Insulator," Journal of LightwaveTechnology, vol. 39, no. 1, pp. 17-23, 2020.]），该方案微波光子雷达部分，仍需高速电采样，且激光雷达部分发射信号仍需独立调制产生，整体系统测试较复杂。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术不足，提供一种面向微波雷达-激光雷达双传感器融合应用的一体化集成光子芯片及应用系统与探测方法，利用光脉冲的丰富频谱资源复用技术实现灵活调节微波雷达发射信号波段，并基于光脉冲的光子采样原理，利用光脉冲信号实现接收信号的带通采样下变频，通过发射/接收信号光域融合实现雷达信号的实时相干接收。激光雷达探测信号则共用微波雷达发射光信号，复用正负边带实现目标速度、距离等信息的快速获取。将微波雷达与激光雷达功能部件集成在同一个芯片上，系统紧凑简单，体积小，可实现双传感器的融合探测。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种微波-激光雷达一体化集成芯片，所述一体化集成芯片包括以下光子组件：锁模激光器、第一光耦合器、第二光耦合器、光滤波器、第一电光强度调制器、第一半导体光放大器、第二电光强度调制器、第二半导体光放大器、第三光耦合器、高频光电探测器、第四光耦合器、第一光90°耦合器、第一平衡光电探测器对、第三半导体光放大器、第五光耦合器、第二光90°耦合器和第二平衡光电探测器对，各光子组件之间通过光波导连接；

其中，所述锁模激光器的输出端接第一光耦合器的输入端，第一光耦合器的两个输出端分别接第二光耦合器的输入端和第二电光强度调制器的输入端，第二光耦合器的两个输出端分别接光滤波器的输入端与第三半导体光放大器的输入端，光滤波器的输出端接第一电光强度调制器的输入端，第一电光强度调制器的输出端接第一半导体光放大器的输入端，第一半导体光放大器的输出端接第三光耦合器的输入端，第三光耦合器的两个输出端分别接第四光耦合器的输入端与第五光耦合器的输入端，第四光耦合器的一个输出端作为一体化集成芯片的激光雷达光输出口，另一个输出端接第一光90°耦合器的一个输入端，第一光90°耦合器的另一个输入端作为一体化集成芯片的激光雷达光输入口，第一光90°耦合器的输出端接第一平衡光电探测器对的输入端；所述第二电光强度调制器的输出端接第二半导体光放大器的输入端，第二半导体光放大器的输出端接第二光90°耦合器的一个输入端；所述第三半导体光放大器的输出端接第五光耦合器的另一个输入端，第五光耦合器的两个输出端分别接高频光电探测器的输入端和第二光90°耦合器的另一个输入端，第二光90°耦合器的输出端接第二平衡光电探测器对的输入端；所述第一电光强度调制器的射频输入端用于输入基带信号，所述第二电光强度调制器的射频输入端用于输入微波雷达接收信号。

进一步地，所述第一光耦合器、第五光耦合器、第一光90°耦合器、第二光90°耦合器为多模干涉结构，第二光耦合器、第三光耦合器、第四光耦合器为多模干涉结构、Y分支结构或定向耦合器结构。

进一步地，所述第一电光强度调制器和第二电光强度调制器为电吸收型调制器或马赫-曾德尔调制器，其中第一电光强度调制器的频率响应带宽覆盖基带信号的频率，第二电光强度调制器的频率响应带宽覆盖微波雷达接收信号的频率。

进一步地，所述高频光电探测器、第一平衡光电探测器对和第二平衡光电探测器对包括半绝缘层和耦合于半绝缘层顶部的探测器光电二极管；其中高频光电探测器频率响应覆盖微波雷达期望工作频段，第一平衡光电探测器对和第二平衡光电探测器对频率响应分别覆盖激光雷达与微波雷达所有中频信号。

在上述技术方案基础上可还可进一步得到以下技术方案：

一种微波-激光雷达一体化集成芯片应用系统，包括基带信号源、微波雷达发射单元、微波雷达接收单元、激光雷达发射/接收单元、信号采集与处理单元、以及上述任一种的一体化集成芯片；基带信号源与第一电光强度调制器的射频输入端连接，微波雷达发射单元与高频光电探测器输出端连接，微波雷达接收单元与第二电光强度调制器的射频输入端连接，激光雷达发射/接收单元的输入端与输出端分别与第四光耦合器的一个输出端及第一光90°耦合器的一个输入端连接，信号采集与处理单元与第一平衡光电探测器对和第二平衡光电探测器对的射频输出端连接。

进一步地，所述微波雷达发射单元由依次连接的带通滤波器、功率放大器、发射天线组成；所述微波雷达接收单元由依次连接的接收天线、低噪声放大器组成。

进一步地，所述激光雷达发射/接收单元由依次连接的光放大器、光环行器、准直透镜组成。

在上述技术方案基础上可还可进一步得到以下技术方案：

一种上述应用系统的微波-激光融合探测方法，锁模激光器产生的光脉冲分别进入光滤波器、第二电光强度调制器与第三半导体光放大器，光滤波器从光脉冲中滤出一根梳齿作为光载波输入至第一电光强度调制器，基带信号对进入第一电光强度调制器的光载波实现强度调制，得到调制发射光信号，所述调制发射光信号分为两路；其中一路作为激光雷达的探测信号输入至激光雷达发射/接收单元完成激光雷达探测，经由第一光90°耦合器和第一平衡光电探测器对完成光电转换得到激光雷达探测信息；另一路与经第三半导体光放大器光放大的光脉冲合为一路发射光信号后送入高频光电探测器，由高频光电探测器实现微波雷达探测信号的产生；微波雷达探测信号输入至微波雷达发射单元完成探测，再经由微波雷达接收单元接收获得雷达接收信号，所述雷达接收信号调制进入第二电光强度调制器的光脉冲，得到采样接收光信号，采样接收光信号与所述发射光信号融合后经由第二光90°耦合器和第二平衡光电探测器对完成光电转换得到微波光子雷达探测信息；所述激光雷达探测信息与微波光子雷达探测信息输入至信号采集与处理单元进行融合处理，实现微波-激光的融合探测。

进一步地，所述微波雷达发射单元发射的微波雷达探测信号频段通过调节光滤波器和/或微波雷达发射单元中的带通滤波器实现调节。

进一步地，所述强度调制可以为抑制载波调制（最小工作点调制）、正交工作点调制与最大工作点调制。

相比现有技术，本发明技术方案具有以下有益效果：

1）本发明基于集成锁模激光器级联强度调制器实现微波雷达-激光雷达信号的产生及微波雷达接收信号的光子采样，一种结构即可同时实现两种雷达所需探测的产生，方案简洁可复用，微波雷达工作波段灵活可调节。

2）本发明基于光域融合技术实现雷达信号的实时相干接收，系统抗干扰能力强。

3）本发明可以基于磷化铟材料单片集成包括光源在内的有源及无源器件，在单个光子芯片上实现激光雷达与微波雷达的一体化集成，为微波-激光雷达（电磁波-光波）两种传感器融合奠定硬件基础。

附图说明

图1为本发明微波-激光雷达一体化集成芯片结构示意图；

图2为本发明基于微波-激光雷达一体化集成芯片的微波-激光雷达应用系统结构示意图；图中各标号含义如下：1、第一光耦合器，2、第二光耦合器，3、光滤波器，4、第三光耦合器，5、第四光耦合器，6、第五光耦合器，7、锁模激光器（MLL），8、第一电光强度调制器(EAM)，9、第二电光强度调制器，10、第一半导体光放大器(SOA)，11、第二半导体光放大器，12、第三半导体光放大器，13、第一光90°耦合器(90°Hybrid)，14、第二光90°耦合器，15、第一平衡光电探测器对(BPD)，16、第二平衡光电探测器对，17、高频光电探测器(PD)，18、基带信号源（SG），19、微波雷达发射单元（RT），20、微波雷达接收单元(RR)，21、激光雷达发射/接收单元（LTR），22、信号采集与处理单元(ADC&DSP)。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。

在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离

本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

本发明的思路是基于光脉冲丰富频谱资源实现微波雷达基带信号的上变频产生及基于光子带通采样下变频实现微波雷达接收信号接收，同时激光雷达探测信号共用微波光子发射光信号，基于正负边带复用实现目标信息的相干获取。在单个集成模块上同时实现微波-激光雷达主要组件，系统结构简单紧凑，探测信息可实时融合处理。下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：

本发明的一种微波-激光雷达一体化集成芯片，其结构如图1所示，包含的集成光子组件有：锁模激光器7、第一光耦合器1、第二光耦合器2、光滤波器3、第一电光强度调制器8、第一半导体光放大器10、第二电光强度调制器9、第二半导体光放大器11、第三光耦合器4、高频光电探测器17、第四光耦合器5、第一光90°耦合器13、第一平衡光电探测器对15、第三半导体光放大器12、第五光耦合器6、第二光90°耦合器14、第二平衡光电探测器对16，各光子组件之间通过光波导连接；其中，锁模激光器7的输出端接第一光耦合器1的一个输入端，第一光耦合器1的一个输出端接第二光耦合器2的输入端，另一个输出端接第二电光强度调制器9的输入端，第二光耦合器2的输出端分别接光滤波器3的输入端与第三半导体光放大器12的输入端，光滤波器3的输出端接第一电光强度调制器8的输入端，第一、第二电光强度调制器的输出端分别接第一、第二半导体光放大器的输入端，第一半导体光放大器10的输出端接第三光耦合器4的输入端，第二半导体光放大器11的输出端接第二光90°耦合器14的一个输入端，第三光耦合器4的输出端分别接第四光耦合器5的输入端与第五光耦合器6的输入端，第四光耦合器5的一个输出端作为光芯片的激光雷达光输出口，另一个输出端接第一光90°耦合器13的一个输入端，第一光90°耦合器13的另一个输入端作为光芯片的激光雷达光输入口，第一光90°耦合器13的输出端接第一平衡光电探测器对15的输入端，第三半导体光放大器12的输出端接第五光耦合器6的另一个输入端，第五光耦合器6的输出端一个接高频光电探测器17的输入端，另一个接第二光90°耦合器14的另一个输入端，第二光90°耦合器14的输出端接第二平衡光电探测器对16的输入端。

基于一体化集成芯片的应用系统一个具体实施例如图2所示，其包括：

微波-激光雷达一体化集成芯片、基带信号源18、微波雷达发射单元19、微波雷达接收单元20、激光雷达发射/接收单元21、信号采集与处理单元22。

需要说明的是，所述光耦合器用于分离或耦合光信号，其中，所述第一光耦合器1、第二光耦合器2、第三光耦合器4和第四光耦合器5至少包括一个输入端、两个输出端，所述第五光耦合器6至少包括两个输入端、两个输出端，其中，所述第一光耦合器1优选为2×2光耦合器，使得所述应用系统也可以采用外部光脉冲信号源通过2×2光耦合器的一个输入端耦合进入光芯片；所述外部光脉冲信号源可以为锁模激光器、飞秒激光器、光频梳发生器、单频信号外调制电光调制器或孤子光频梳源。

所述第二光耦合器2、第三光耦合器4和第四光耦合器5优选为1×2光耦合器，所述第五光耦合器6优选为2×2光耦合器。

进一步地，所述第一光耦合器1、第五光耦合器6、第一光90°耦合器13、第二光90°耦合器14为多模干涉结构，第二光耦合器2、第三光耦合器4、第四光耦合器5为多模干涉结构、Y分支结构或定向耦合器结构。

示例性地，所述高频光电探测器17、第一平衡光电探测器对15和第二平衡光电探测器对16包括半绝缘层和耦合于半绝缘层顶部的探测器光电二极管；其中高频光电探测器17频率响应覆盖微波雷达期望工作频段，第一平衡光电探测器对15和第二平衡光电探测器对16频率响应分别覆盖激光雷达与微波雷达所有中频信号。

示例性地，所述第一电光强度调制器8和第二电光强度调制器9为电吸收型调制器或马赫-曾德尔调制器，其中第一电光强度调制器8的频率响应带宽覆盖基带信号的频率，第二电光强度调制器9的频率响应带宽覆盖微波雷达接收信号的频率。所述电光调制器此处优选马赫-曾德尔调制器。

示例性地，所述微波雷达发射单元19由依次连接的带通滤波器、功率放大器、发射天线组成；所述微波雷达接收单元20由依次连接的接收天线、低噪声放大器组成；所述激光雷达发射/接收单元21由依次连接的光放大器、光环行器、准直透镜组成。

上述应用系统实现微波-激光融合探测方法为：

锁模激光器7产生的光脉冲分别进入光滤波器3、第二电光强度调制器9与第三半导体光放大器12，光滤波器3从光脉冲中滤出一根梳齿作为光载波输入至第一电光强度调制器8，基带信号源18输出的基带信号对进入第一电光强度调制器8的光载波实现强度调制，得到调制发射光信号，所述调制发射光信号分为两路；其中一路作为激光雷达的探测信号输入至激光雷达发射/接收单元21完成激光雷达探测，经由第一光90°耦合器13和第一平衡光电探测器对15完成光电转换得到激光雷达探测信息；另一路与经第三半导体光放大器12光放大的光脉冲合为一路发射光信号后送入高频光电探测器17，由高频光电探测器17实现微波雷达探测信号的产生；微波雷达探测信号输入至微波雷达发射单元19完成探测，再经由微波雷达接收单元20接收获得雷达接收信号，所述雷达接收信号调制进入第二电光强度调制器9的光脉冲，得到采样接收光信号，采样接收光信号与所述发射光信号融合后经由第二光90°耦合器14和第二平衡光电探测器对16完成光电转换得到微波光子雷达探测信息；所述激光雷达探测信息与微波光子雷达探测信息输入至信号采集与处理单元22进行融合处理，实现微波-激光的融合探测。

所述强度调制可以为抑制载波调制（最小工作点调制）、正交工作点调制与最大工作点调制，此处优选抑制载波调制。

具体地：

首先，片上锁模激光器7输出光脉冲信号进入第一光耦合器1的一个输入端，分为两路后分别送入第二光耦合器2与第二电光调制器9，锁模激光器7输出信号时域为周期光脉冲，频域为光频梳，频域频谱f _Comb 可以表达为：

f _Comb = f _C ± nf _LO （n=-N,-N+1,…,N;N为正整数） (1)

其中N表示光载波单边光频梳的梳齿数量，f _C 为中心频率，f _LO 为光频梳频率间隔，为时域脉冲周期的倒数。第二光耦合器2输出的光脉冲一路送入第三半导体光放大器13进行放大，另一路送入光滤波器3进行滤波，光滤波器3滤出一根梳齿f _C +Mf _LO 作为光载波，通过调节光滤波器3通带频率可以改变M的大小。基带信号源18产生的瞬时频率为f ₀ +kt (0≤ t ≤T)的线性调频信号作为基带信号通过第一电光调制器8对进入的光载波进行抑制载波调制，得到包含正负一阶扫频边带的调制光信号，其中f ₀为线性调频信号的起始频率，t为时间，T为其周期，k为其调频斜率，此时第一电光调制器8输出光信号S _{_M1} (t)可以表示为：

S _{_M1} (t) =A _u exp[2π((f _C +Mf _LO )t+f ₀ t+0.5kt ² )]+A _d exp[2π((f _C +Mf _LO )t-f ₀ t-0.5kt ² )] (2)

其中A _u 与A _d 分别为正、负一阶扫频边带的幅度。第一电光调制器8输出光信号经过第一半导体光放大器10放大后进入第三光耦合器4，并分成两路，其中第三光耦合器4的上路输出光信号送入第四光耦合器5的输入端作为激光雷达光源，第三光耦合器4的下路输出信号送入第五光耦合器6的上路输入端，并与送入第五光耦合器6下路输入端的经过第三半导体光放大器12放大后的光脉冲信号合为一路，然后分为两路，下路作为微波雷达参考光信号送入第二光90°耦合器14的上路输入端，第五光耦合器6输出的信号S _{_MR1} (t)可以表示为：

S _{_MR1} (t) =A _u exp[2π((f _C +Mf _LO )t+f ₀ t+0.5kt ² )]+A _d exp[2π((f _C +Mf _LO )t-f ₀ t- 0.5kt ² )]+

(3)

A _n 为光脉冲对应光频梳梳齿的幅度。上路进入高频光电探测器17完成光电转换并送入芯片外的微波雷达发射单元19，经带通滤波器进行滤波后，得到上变频的线性调频信号S _{_RT} (t)：

S _{_RT} (t) =A _RT exp{2π[(M+P)f _LO t+f ₀ t+0.5kt ² ]} (4)

A _RT 为上变频的线性调频信号的幅度，其中通过改变带通滤波器的通带频率即改变P的大小以及光滤波器3通带频率即M大小可改变信号频段，将上变频后的线性调频信号经电功率放大器放大后送入发射天线，信号经发射天线辐射到空间中，遇到探测目标后产生目标回波信号，目标回波信号经微波雷达接收单元内部接收天线接收并送入低噪声放大器中进行放大，得到雷达接收信号，当目标为单点目标时，雷达接收信号S _{_RR} (t)可表示为：

S _{_RR} (t) =A _RR exp{2π[(M+P)f _LO (t-τ)+f ₀ (t-τ)+0.5k(t-τ) ² ]} (5)

其中τ为接收信号相对发射信号的延时, A _RR 为雷达接收信号的幅度。用雷达接收信号调制送入第二电光调制器9的光脉冲信号，实现光子带通采样，得到采样接收光信号，采样接收光信号频率可以表示为：

S _{_M2} (t)=

+

(6)

A _Cn 、A _Cnu 及A _Cnd 分别为相应光频梳及其对应正负边带信号的幅度。将采样接收光信号放大后送入第二光90°耦合器14的下路输入端，第二光90°耦合器14的输出信号送入第二平衡光电探测器对16，第二平衡光电探测器对16完成光电转换后，忽略高频干扰，在低频范围即可得到携带目标信息的复中频信号-微波光子雷达探测信息S _{_RTa} (t)：

S _{_RTa} (t) =A _Ta exp(2πkτt+φ) (7)

A _Ta 为复中频信号幅度，φ为复中频信号相位，将该复中频信号模数转换后，基于雷达信号处理算法即可得到目标距离、速度、散射特性等信息。

送入第四光耦合器5的光信号分为两路后，一路送入第一光90°耦合器13的下路输入端作为激光雷达参考光信号，另一路通过一体化集成芯片上的集成波导耦合入激光雷达发射/接收单元21的输入口，送入激光雷达发射/接收单元21的光信号经过光放大器、光环形器、准直透镜后通过光纤-波导耦合方式返回一体化集成芯片，通过第一光90°耦合器13的上路与激光雷达参考光信号在第一光90°耦合器13与第一平衡光电探测器对15完成相干接收，即可获得携带目标信息的复中频信号-激光雷达探测信息S _{_LTa} (t)，可以表示为：

S _{_LTa} (t) =A _LAu exp[2π(kτt+f _d t)]+ A _LAd exp[2π(-kτt+f _d t)] (8)

其中A _LAu 与A _LAd 为复中频信号正、负一阶边带的幅度，f _d 为目标的多普勒频移，因为激光雷达发射信号正负一阶边带波长近似相等，所以正负一阶边带对应的目标多普勒频移近似相等。将该中频信号模数转换后，基于激光雷达信号处理算法即可得到目标距离、速度等信息。

将激光雷达探测信息与微波光子雷达探测信息输入至信号采集与处理单元22进行融合处理，即可实现二维传感器的融合探测，具有高精度、多维信息获取能力，环境适应性也更强。

最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。本发明不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种微波-激光雷达一体化集成芯片，其特征在于，所述一体化集成芯片包括以下光子组件：锁模激光器、第一光耦合器、第二光耦合器、光滤波器、第一电光强度调制器、第一半导体光放大器、第二电光强度调制器、第二半导体光放大器、第三光耦合器、高频光电探测器、第四光耦合器、第一光90°耦合器、第一平衡光电探测器对、第三半导体光放大器、第五光耦合器、第二光90°耦合器和第二平衡光电探测器对，各光子组件之间通过光波导连接；

其中，所述锁模激光器的输出端接第一光耦合器的输入端，第一光耦合器的两个输出端分别接第二光耦合器的输入端和第二电光强度调制器的输入端，第二光耦合器的两个输出端分别接光滤波器的输入端与第三半导体光放大器的输入端，光滤波器的输出端接第一电光强度调制器的输入端，第一电光强度调制器的输出端接第一半导体光放大器的输入端，第一半导体光放大器的输出端接第三光耦合器的输入端，第三光耦合器的两个输出端分别接第四光耦合器的输入端与第五光耦合器的输入端，第四光耦合器的一个输出端作为一体化集成芯片的激光雷达光输出口，另一个输出端接第一光90°耦合器的一个输入端，第一光90°耦合器的另一个输入端作为一体化集成芯片的激光雷达光输入口，第一光90°耦合器的输出端接第一平衡光电探测器对的输入端；所述第二电光强度调制器的输出端接第二半导体光放大器的输入端，第二半导体光放大器的输出端接第二光90°耦合器的一个输入端；所述第三半导体光放大器的输出端接第五光耦合器的另一个输入端，第五光耦合器的两个输出端分别接高频光电探测器的输入端和第二光90°耦合器的另一个输入端，第二光90°耦合器的输出端接第二平衡光电探测器对的输入端；所述第一电光强度调制器的射频输入端用于输入基带信号，所述第二电光强度调制器的射频输入端用于输入微波雷达接收信号。

2.如权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述第一光耦合器、第五光耦合器、第一光90°耦合器、第二光90°耦合器为多模干涉结构，第二光耦合器、第三光耦合器、第四光耦合器为多模干涉结构、Y分支结构或定向耦合器结构。

3.如权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述第一电光强度调制器和第二电光强度调制器为电吸收型调制器或马赫-曾德尔调制器，其中第一电光强度调制器的频率响应带宽覆盖基带信号的频率，第二电光强度调制器的频率响应带宽覆盖微波雷达接收信号的频率。

4.如权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述高频光电探测器、第一平衡光电探测器对和第二平衡光电探测器对包括半绝缘层和耦合于半绝缘层顶部的探测器光电二极管；其中高频光电探测器频率响应覆盖微波雷达期望工作频段，第一平衡光电探测器对和第二平衡光电探测器对频率响应分别覆盖激光雷达与微波雷达所有中频信号。

5.一种微波-激光雷达一体化集成芯片应用系统，其特征在于，包括基带信号源、微波雷达发射单元、微波雷达接收单元、激光雷达发射/接收单元、信号采集与处理单元、以及权利要求1至4任一项所述的一体化集成芯片；基带信号源与第一电光强度调制器的射频输入端连接，微波雷达发射单元与高频光电探测器输出端连接，微波雷达接收单元与第二电光强度调制器的射频输入端连接，激光雷达发射/接收单元的输入端与输出端分别与第四光耦合器的一个输出端及第一光90°耦合器的一个输入端连接，信号采集与处理单元与第一平衡光电探测器对和第二平衡光电探测器对的射频输出端连接。

6.如权利要求5所述的应用系统，其特征在于，所述微波雷达发射单元由依次连接的带通滤波器、功率放大器、发射天线组成；所述微波雷达接收单元由依次连接的接收天线、低噪声放大器组成。

7.如权利要求5所述的应用系统，其特征在于，所述激光雷达发射/接收单元由依次连接的光放大器、光环行器、准直透镜组成。

8.一种权利要求5-7任一项所述应用系统的微波-激光融合探测方法，其特征在于，锁模激光器产生的光脉冲分别进入光滤波器、第二电光强度调制器与第三半导体光放大器，光滤波器从光脉冲中滤出一根梳齿作为光载波输入至第一电光强度调制器，基带信号对进入第一电光强度调制器的光载波实现强度调制，得到调制发射光信号，所述调制发射光信号分为两路；其中一路作为激光雷达的探测信号输入至激光雷达发射/接收单元完成激光雷达探测，经由第一光90°耦合器和第一平衡光电探测器对完成光电转换得到激光雷达探测信息；另一路与经第三半导体光放大器光放大的光脉冲合为一路发射光信号后送入高频光电探测器，由高频光电探测器实现微波雷达探测信号的产生；微波雷达探测信号输入至微波雷达发射单元完成探测，再经由微波雷达接收单元接收获得雷达接收信号，所述雷达接收信号调制进入第二电光强度调制器的光脉冲，得到采样接收光信号，采样接收光信号与所述发射光信号融合后经由第二光90°耦合器和第二平衡光电探测器对完成光电转换得到微波光子雷达探测信息；所述激光雷达探测信息与微波光子雷达探测信息输入至信号采集与处理单元进行融合处理，实现微波-激光的融合探测。

9.如权利要求8所述的融合探测方法，其特征在于，所述微波雷达发射单元发射的微波雷达探测信号频段通过调节光滤波器和/或微波雷达发射单元中的带通滤波器实现调节。

10.如权利要求8所述的融合探测方法，其特征在于，所述强度调制为抑制载波调制、正交工作点调制或最大工作点调制。

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