Волоконно-оптическая линия задержки на основе оптического переключателя

Принцип работы волоконно-оптической линии задержки

В полностью оптической обработке сигналов оптическое волокно может реализовывать функции задержки сигнала, расширения, интерференции и т. д. Рациональное применение этих функций позволяет осуществлять обработку информации в полностью оптической области. Среди них функция задержки оптического волокна может быть реализована в виде волоконно-оптической линии задержки. На примере обычного одномодового оптического волокна: при передаче оптического сигнала с рабочей длиной волны 1550 нм на расстояние 200 метров достигается задержка в 1 мкс, а сопутствующие потери на входе составляют всего 0,04 дБ. Для сравнения, потери на входе, вызванные традиционной микроволновой линией задержки, составляют десятки дБ, а волоконно-оптическая линия задержки снижает потери на входе почти на два порядка, что значительно повышает конкурентоспособность волоконно-оптической линии задержки. Кроме того, волокнооптическая линия задержкиКроме того, волоконно-оптическая линия задержки обладает такими характеристиками, как малый размер, легкий вес, большое произведение задержки на полосу пропускания, высокая устойчивость к электромагнитным помехам, что делает ее серьезным конкурентом микроволновых линий задержки и позволяет полностью заменить микроволновые линии задержки во многих областях. По сравнению с традиционной микроволновой линией задержки, волоконно-оптическая линия задержки имеет высокое произведение задержки на полосу пропускания, что указывает на хорошее разрешение измерения частоты, высокую чувствительность и высокую способность к перехвату сигнала, и может удовлетворять требованиям высокоразрешающих радиолокационных систем, таких как линии задержки. Рабочая частота волоконно-оптической линии задержки очень высока, может значительно превышать 100 ГГц, по сравнению с линиями задержки на поверхностных акустических волнах, работающими на частотах в сотни мегагерц, и линиями задержки на ПЗС-матрицах, работающими на частотах в десятки мегагерц, разница составляет несколько порядков. В связи с тем, что будущие радиолокационные системы связи и другие системы будут переходить к использованию высокочастотного диапазона, волоконно-оптическая линия задержки является значительным преимуществом. Кроме того, волоконно-оптическая линия задержки также обладает характеристикой независимости потерь на единицу задержки от частоты. Уникальные преимущества этих волоконно-оптических линий задержки, несомненно, доказывают их потенциал в обработке сигналов.

Применение волоконно-оптической линии задержки

Основная функция волоконно-оптической линии задержки (ВОЛЗ) заключается в задержке сигнала, что позволяет реализовать функцию полностью оптического хранения и выравнивания сдвига за счет использования задержки. Она находит широкое применение в фазированных радиолокационных системах, волоконно-оптических системах связи, оптических вычислительных системах и средствах радиоэлектронной борьбы. В фазированной радиолокационной системе основным компонентом является фазированная антенная решетка, главная функция которой — изменение диаграммы направленности синтезированного луча, что позволяет изменять форму луча антенны и осуществлять быстрое сканирование луча. Эта функция достигается путем управления амплитудной и фазовой информацией сигнала в антенном блоке, поэтому линия задержки является неотъемлемой частью. По сравнению с микроволновыми линиями задержки, ВОЛЗ имеет большую полосу пропускания и не имеет проблем с наклоном луча. В оптически управляемой фазированной антенной решетке ВОЛЗ позволяет точно определять фазу и управлять микроволновым сигналом, а также устранять сопутствующий шум эхо-сигнала, поэтому ВОЛЗ является оптимальным выбором для фазированных антенных решеток. В радиолокационных симуляторах целей ВОЛЗ используется для моделирования сигналов на разных расстояниях. В связи с требованиями современных радиолокационных систем к симуляторам радиолокационных целей, такими как высокочастотный диапазон, высокая скорость переключения целей и большая дальность моделирования целей, традиционные линии задержки уже не соответствуют этим требованиям, поэтому волоконно-оптические линии задержки стали единственным применимым вариантом. Кроме того, в волоконно-оптических системах связи волоконно-оптические линии задержки могут также выполнять функции кодирования и кэширования сигналов. В целом, можно сказать, что волоконно-оптические линии задержки имеют важное значение и незаменимы во многих областях, поэтому исследование высокопроизводительных волоконно-оптических линий задержки имеет большое научное значение для их применения.микроволновая фотонная технология.

Проектирование волоконно-оптической линии задержки

Волоконно-оптическая линия задержки, основанная на оптическом переключателе, выбирает различные оптические пути для достижения различных временных задержек. Основной принцип такой схемы заключается в достижении различных задержек путем изменения оптического пути. Это типичная дискретная волоконно-оптическая линия задержки, ее типичная структура показана на рисунке.

 

После передачи модулированного оптического сигнала по оптическому волокну массив оптических переключателей выбирает оптический путь, создающий соответствующую задержку, и требуемая задержка достигается включением одного оптического переключателя и выключением остальных. Преимуществом такой оптоволоконной линии задержки является возможность достижения большой задержки, простота реализации и различия в характеристиках в зависимости от выбора различных оптических переключателей.