激光雷达技术的工作原理（科学家开发先进的光子雷达系统）

据New Atlas报道，悉尼大学的研究人员开发了一种新型的雷达，可以测量小到几厘米的物体。这项新技术利用光子系统产生更高的带宽信号，使雷达能够更精确地探测更小的物体，甚至可以用来监测医院的病人生命体征。

雷达的工作原理是将射频信号发射出去，并分析它们是如何反弹的，从而显示出一个感兴趣的物体（如飞机）的位置、形状和速度。几百兆赫的频率是最常用的，它返回的图像分辨率为米级。使用更高的频率可以使雷达捕捉到更精细的细节，但这也扩大了带宽。这需要更强大的信号处理，反过来又使系统的成本和复杂性大大增加。

光子雷达可以帮助解决这个问题。这种技术仍然是发射微波，但信号的产生和处理改用激光，使其在更宽的带宽上具有更高的频率。

在新的研究中，研究人员开发了一个先进的光子雷达系统，该系统产生的信号带宽为11GHz，以34GHz的频率为中心。重要的是，驱动它的电子元件的工作频率仅为40至80 MHz，使系统的要求保持简单。由此产生的雷达图像具有更精细的分辨率，低至仅1.3厘米（0.5英寸）。

在测试中，光子雷达能够对小物体进行成像，尺寸仅为3 x 4厘米（1.2 x 1.6英寸），因为它们在一个旋转板上移动。在另一项测试中，研究人员对一架商用无人机进行了成像，甚至能够看到它们旋转时的叶片。

该团队表示，除了雷达用于通常的物体探测外，新的光子雷达还可以作为一种非侵入性的方式来监测病人的生命体征，如呼吸和心率。最终，该设备可以安装在一个光子芯片上，该芯片足够小，可以集成到智能手机等电子设备中。

接下来，该团队计划在巨型海蟾蜍上测试新系统，并最终测试人类。

该研究发表在《激光和光子学评论》杂志上。