據中國激光雜志社網，于2025年11月01日報道，封面展示了基于可調陷波混沌光電振蕩器（OEO）的光子輔助雷達通信聯合系統所產生的發射信號頻譜示意圖。圖中呈現了寬帶陷波混沌信號與通信信號在共享頻段中的協同傳輸狀態，體現了該系統在射頻前端硬件與頻譜資源復用的優勢。該系統利用混沌OEO與微波光子濾波器，生成具有可調陷波的混沌信號，一方面用于高分辨率雷達探測，實現對無人機、車輛及障礙物的精確測距；另一方面，在陷波頻段內為合作或非合作無線通信設備提供靈活的頻譜接入窗口，有效避免了雷達與通信系統之間的同頻干擾。
研究背景
隨著無線互聯設備數量激增，電磁頻譜資源日益緊張，高精度感知與高速通信在復雜環境下面臨著頻譜沖突、硬件冗余、能耗過高和系統兼容性差等多重挑戰。傳統設計中，雷達與通信往往獨立配置，占用不同頻段并采用專用設備，導致頻譜利用效率低、設備復雜度高、難以適應動態電磁環境。雷達通信聯合(Joint Radar and Communication, JRC)系統通過共享硬件平臺和頻譜資源，實現雷達探測與無線通信功能的深度融合。該系統能顯著提升頻譜利用率、降低系統成本與功耗，具備更好的電磁兼容性，尤其適用于頻譜擁擠、無線設備密集的城市工作場景。
微波光子技術作為實現通感一體的關鍵技術之一，憑借其寬帶信號產生、低損耗傳輸、抗電磁干擾和頻率靈活可調等優勢，為寬帶信號的生成、處理和傳輸提供了物理層突破。通過光生混沌信號、可調陷波濾波、偏振調制復用等光子學方法，JRC系統可在同一平臺上同時實現厘米級分辨率雷達探測和百兆比特速率無線通信，提升了系統的感知性能和頻譜兼容能力。因此，光子輔助JRC系統是探索高效利用頻譜資源、推動技術融合的一個重要發展方向，有望成為支撐6G通信、智能感知等領域進步的有效技術路徑。
光子輔助JRC系統
基于微波光子學的雷達通信融合策略可分為“波形共享”與“資源復用”兩類。波形共享方案旨在設計一種集成了雷達感知與通信功能的單一信號，以雷達功能為中心時可以對雷達信號的幅度、相位、頻率進行調制以加載通信數據。該方案可在同時同頻模式下實現高分辨率探測與大容量通信，資源利用率最高，但需在雷達與通信性能之間做出權衡，且難以兼容現有無線設備的頻譜分配。資源復用方案則通過頻譜、時間、空間或編碼等多維復用方式，實現雷達與通信的硬件資源共享。該方案更易于融入現有頻譜分配體系，無需對當前通信設備進行大規模改造，因而適合作為JRC系統在共存（Coexistence）和協作（Cooperation）階段的技術路徑。
可調諧陷波混沌OEO利用光頻梳作為輸入光源，通過色散單元引入延時后基于有限沖激響應（FIR）濾波原理實現陷波效應，核心機制是通過信號復制、延時與反相疊加實現精準的相消干涉。如圖1所示，該系統將光頻梳作為多波長光源輸入混沌OEO，混沌振蕩狀態產生的混沌信號調制到多波長光源，通過光譜整形器（Waveshaper）選取兩個攜帶有混沌信號的光頻梳通道。這兩個通道經過色散單元引入延時差，合成的寬帶混沌信號部分頻點因延時差作用反相相消。通過調節通道頻率間隔精確控制延時差，可在特定頻率處實現陷波濾波。
混沌OEO產生的陷波混沌信號用于雷達探測，陷波頻段則用于無線通信，有效避免同頻干擾。陷波頻點通過調整光頻梳頻率間隔實現調諧，加強了對通信系統的兼容性。通信信號通過另一光路以單邊帶調制方式加載到光載波上，與雷達信號偏振復用后共同傳輸到發射機光電探測器，實現了硬件和頻譜資源的共享。如圖2所示，可調諧陷波混沌信號在10分鐘的測試中陷波頻率漂移小于6 MHz，抑制比波動小于3.2 dB，體現出所提方法產生陷波混沌信號的頻率穩定性和環境適應性。
如圖3所示，通信單元在3.5 GHz和5.8 GHz陷波頻點上成功實現了64 QAM調制、180 Mbit/s的無線數據傳輸，誤差矢量幅度（EVM）分別低于4.12%和5.86%，符合3GPP通信標準要求。雷達單元陷波混沌信號帶寬達到5.29 GHz，單目標測距中距離分辨率達2.95 cm，實測平均絕對誤差為0.62 cm，滿足城市應用場景下厘米量級的定位需求。
總結與展望
本研究針對頻譜資源緊張與雷達通信系統分立設計導致資源利用率低的問題，提出了一種基于可調陷波混沌OEO的光子輔助JRC系統，有效實現了雷達探測與無線通信在硬件與頻譜資源上的深度融合。該系統以光頻梳作為混沌OEO的多波長光源，并與微波光子陷波濾波器協同工作，生成陷波數量與頻率可調諧的混沌信號，克服了傳統頻分復用方法重構性差、對任意波形發生器性能要求高的問題，在同一光子輔助平臺上完成高分辨率雷達探測與高速無線通信。有望為智慧城市、智能交通和6G通感一體化等領域提供關鍵支撐。
科研團隊簡介
北京工業大學物理與光電工程學院光信息處理實驗室，隸屬于光學工程國家重點一級學科、光學北京市重點學科以及物理學一級學科博士點，依托北京市精密測控技術與儀器工程技術研究中心、固體微結構與性能北京市重點實驗室等多個重點科研平臺。研究團隊曾于2017年榮獲軍隊科技進步二等獎，2023年榮獲北京市麒麟科學技術獎。
通訊作者簡介
王云新，北京工業大學教授，博士生導師，長期從事微波光子學、數字全息、太赫茲成像等方面研究工作，主持各類國家級科研項目10余項，發表SCI論文50余篇，獲授權國家發明專利20余項，曾獲中國專利優秀獎、天津市專利金獎、天津市自然科學二等獎，入選北京工業大學“日新人才”培養計劃，入選北京市教委青年拔尖人才培養計劃。
