高性能微小型光电器件研究持续推进

以美国为代表的世界军事强国正致力于应用微系统技术与人工智能技术，推进新型光电器件发展，以打破传统设计模式与制造工艺对光电器件性能的限制，为进一步提升精确制导武器在导航、探测、通信等方面的能力奠定重要基础。

（一）DARPA研究高性能小型红外焦平面阵列制造方法

美国国防高级研究计划局（DARPA）发起“弧形红外成像仪焦阵列”（FOCII）项目，以开发使红外焦平面阵列在保持高性能的同时，实现尺寸最小化的技术。该项目将重点围绕两种制造方法展开研究：一是将目前最先进的大格式、高性能红外焦平面弯曲到半径70毫米的小曲率，同时保持基底设计的完整性；二是将较小格式的焦平面阵列弯曲到半径12.5毫米的极小曲率，并对基底设计进行修改。该项目将有助于推动采用红外焦平面阵列成像的高性能装备的小型化。

（二）美空军研发芯片级光学相控阵与激光雷达系统
美空军授予JASR系统公司合同，用于研发芯片级光学相控阵与激光雷达系统。该项研究工作将采用DARPA“模块化光学孔径构建块”（MOABB）项目的研究成果，开发芯片级、质量小且价格适宜的光学探测和测距传感器，以用于军事三维成像、穿透式光电探测器、导航以及远程通信等领域。

（三）DARPA利用人工智能技术研发高精度射频器件
美国国防高级研究计划局（DARPA）授予Perspect公司“光子边缘智能微型硬件”（PEAC）项目研发合同，旨在研究能与微型光学硬件融合的人工智能处理架构，在实现频射信号高精度、高时效性的同时，降低射频器件的功耗、复杂性与延迟性。

（四）DARPA发展单片光子集成电路技术提高光子微系统性能

DARPA启动“通用微光学系统激光器”（LUMOS）项目，以利用新材料和异构集成技术，开发将激光器、放大器、调制器等多种光子器件集成到单片上的方法，以克服光子微系统发展障碍，开发高性能光子集成电路，为通信、测量、导航等领域应用提供支持。

精确制导前沿技术取得诸多新突破

随着世界各国对前沿技术探索的持续深入，石墨烯、太赫兹、量子等前沿技术领域取得诸多引人瞩目的新突破，这些前沿技术在研发新型含能材料、半导体材料、光电探测器与传感器等方面的应用潜力进一步显现，或将为精确制导技术创新发展提供新途径。

（一）美陆军研究新型复合材料提升武器射程和杀伤力

美国陆军研究发现，通过点燃涂有氧化石墨烯的微米级铝粉末，可提升武器系统中含有铝元素的含能材料所释放出的能量，证明了微米级铝粉/氧化石墨烯复合材料作为推进剂或炸药成分的潜在应用价值。该项研究成果将有助于提升美陆军武器系统中作为推进剂或炸药成分的金属粉末所释放的能量效能，为美陆军“远程精确火力”（LRPF）等项目发展提供技术基础。

（二）美特拉华大学探索石墨烯在光电探测器中的应用

美国特拉华大学的研究人员设计了一种由硅和石墨烯制成的光电装置，该装置可在不到1皮秒的时间内以亚太赫兹的带宽传输射频波。该研究成果有望显著提高光电探测器件的响应和运行速度，同时降低光电探测器的制造成本。

（三）丹麦研究人员推动石墨烯在电子领域取得突破性进展
丹麦技术大学和奥尔堡大学的研究人员致力于研究通过在极小的尺度上改变石墨烯的形状来调整石墨烯的电学性质。研究人员通过将石墨烯封装在六方氮化硼中，使用电子束光刻技术在氮化硼和石墨烯的保护层下刻蚀出一排致密的超小孔，对石墨烯能带结构进行控制，从而实现对石墨烯电子特性的控制，为制造极小尺寸的光电子传感器件奠定基础。

（四）瑞典研究人员发现将石墨烯与传统电子电路集成的新方法

瑞典皇家理工学院的研究人员发现将石墨烯直接与电路的金属部分集成可防止接触电阻受湿度的影响，避免因石墨烯与传感器周边环境空气中的水分子接触而引发电阻变化，导致传感器产生错误信号。利用该项技术将石墨烯与传统电子电路集成，可同时利用石墨烯的优良特性和传统集成电路的低成本特点，开发出具有高性能、低成本特点的新型传感器。

（五）俄罗斯研究人员探索利用商业级石墨烯制造高性能太赫兹器件

俄罗斯莫斯科物理科学与技术研究所和Valiev物理科学与技术研究所的研究人员研究证明了商业级石墨烯中太赫兹辐射的共振吸收，解决了使用化学气相沉积法制造的商业级石墨烯性能较差、缺陷较多的问题，为利用商业级石墨烯研制高性能太赫兹探测器奠定了重要技术基础。

（六）美研究人员开发紧凑型太赫兹激光器

美国哈佛大学、麻省理工学院和美陆军的研究人员研发出一种频率广泛可调的紧凑型太赫兹激光器。该激光器可产生比微波更清晰、分辨率更高的图像，同时突破了太赫兹发射源体积庞大、效率低下、调谐有限、必须在低温下工作的限制，在高带宽通信、超高分辨率成像以及精确远程传感等领域应用潜力巨大。

（七）美军研究制造量子发射器的新方法

美海军研究实验室联合空军研究实验室开发出将量子光源直接写入单层半导体的方法。研究人员使用原子力显微镜在聚合物薄膜衬底上的单层二硒化钨上制造纳米级凹痕，以产生限域应变场，从而在二硒化钨中形成单光子发射态。利用该方法制造的量子发射器发射的光明亮、单光子产生速率高、光谱稳定，可满足量子计算、量子安全通信、量子传感器等领域应用要求。（北京航天情报与信息研究所 张梦湉）

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