Linea di ritardo in fibra ottica basata su interruttore ottico

Principio della linea di ritardo in fibra ottica

Nell'elaborazione del segnale completamente ottico, la fibra ottica può realizzare funzioni di ritardo del segnale, ampliamento, interferenza, ecc. L'applicazione razionale di queste funzioni può realizzare l'elaborazione delle informazioni nel campo completamente ottico. Tra queste, la funzione di ritardo della fibra ottica può essere trasformata in una linea di ritardo in fibra ottica, prendendo come esempio la comune fibra ottica monomodale: quando la trasmissione del segnale ottico alla lunghezza d'onda di lavoro di 1550 nm, la trasmissione di 200 metri può raggiungere un ritardo di 1 μs e la conseguente perdita di inserzione è di soli 0,04 dB. A titolo di confronto, la perdita di inserzione causata dalla tradizionale linea di ritardo a microonde è di decine di dB e la linea di ritardo in fibra ottica riduce la perdita di inserzione di quasi 2 ordini di grandezza, il che migliora significativamente la competitività della linea di ritardo in fibra ottica. Inoltre, la fibralinea di ritardo otticaPresentano inoltre le caratteristiche di dimensioni ridotte, leggerezza, ampio prodotto di banda di ritardo, elevata capacità anti-interferenza elettromagnetica e sono diventati un valido concorrente delle linee di ritardo a microonde, potendo sostituirle completamente in molti settori. Rispetto alla tradizionale linea di ritardo a microonde, la linea di ritardo in fibra ottica presenta un elevato prodotto di banda di ritardo, il che indica che il sistema offre una buona risoluzione di misura della frequenza, un'elevata sensibilità e un'elevata capacità di intercettazione del segnale, e può soddisfare i requisiti dei sistemi radar ad alta risoluzione come le linee di ritardo. La frequenza operativa FDL è molto elevata, può essere molto superiore a 100 GHz, rispetto alla frequenza operativa delle linee di ritardo a onde acustiche di superficie (SWA) di centinaia di megahertz e alle linee di ritardo CCD (CCD) di decine di megahertz, con diversi ordini di grandezza. Considerando che i futuri radar di comunicazione e altri sistemi si orienteranno verso la banda ad alta frequenza, l'FDL rappresenta un vantaggio significativo. Inoltre, la linea di ritardo in fibra ottica presenta anche la caratteristica che la perdita di ritardo unitaria è indipendente dalla frequenza. I vantaggi unici di queste linee di ritardo in fibra ottica dimostrano senza dubbio il loro potenziale nell'elaborazione del segnale.

Applicazione della linea di ritardo in fibra ottica

La funzione principale della linea di ritardo in fibra ottica è quella di ritardare il segnale, realizzando così la funzione di memorizzazione ottica e l'uguaglianza dello spostamento grazie al ritardo. Trova applicazione in un'ampia gamma di radar phased array, sistemi di comunicazione in fibra ottica, sistemi di computer ottici e contromisure elettroniche. Nel radar phased array, l'antenna phased array è il componente principale. La sua funzione principale è quella di modificare la funzione di diagramma del fascio sintetizzato, in modo da ottenere una variazione della forma del fascio dell'antenna e una rapida scansione del fascio. Questa funzione si ottiene controllando le informazioni di ampiezza e fase del segnale nell'unità antenna, rendendo la linea di ritardo un componente indispensabile. Rispetto alla linea di ritardo a microonde, la FDL ha una larghezza di banda maggiore e non presenta problemi di inclinazione del fascio. Nelle antenne phased array a controllo ottico, la FDL consente un'allocazione e un controllo di fase accurati del segnale a microonde e la rimozione del rumore associato al segnale di eco, rendendola la scelta migliore per le antenne phased array. Nei simulatori di bersagli radar, la FDL viene utilizzata per simulare segnali a diverse distanze. Considerati i requisiti dei moderni sistemi radar per la simulazione di bersagli radar, come l'elevata banda di frequenza, l'elevata velocità di commutazione dei bersagli e la lunga distanza di simulazione, le linee di ritardo tradizionali sono state ben lungi dal soddisfare i requisiti dei sistemi radar, pertanto la linea di ritardo in fibra ottica è diventata l'unica applicabile. Oltre a quanto sopra, nei sistemi di comunicazione in fibra ottica, la linea di ritardo in fibra ottica (FDL) può anche svolgere la funzione di codifica e memorizzazione del segnale. In sintesi, si può osservare che la linea di ritardo in fibra ottica ha importanti applicazioni e uno status insostituibile in molti campi, pertanto lo studio della linea di ritardo in fibra ottica ad alte prestazioni ha una grande importanza scientifica per l'applicazione ditecnologia dei fotoni a microonde.

Progettazione della linea di ritardo in fibra ottica

La linea di ritardo in fibra ottica basata sul commutatore ottico seleziona diversi percorsi ottici per ottenere ritardi temporali diversi attraverso il commutatore ottico. Il principio di base di questo tipo di schema è quello di ottenere ritardi diversi modificando il percorso ottico. Si tratta di una tipica linea di ritardo in fibra ottica discreta, la cui struttura tipica è mostrata in figura.

 

Dopo che il segnale ottico modulato è stato trasmesso attraverso la fibra ottica, il percorso ottico che genera il ritardo corrispondente viene selezionato dalla matrice di commutatori ottici, e il ritardo richiesto può essere ottenuto accendendo il commutatore ottico e assicurandosi che gli altri commutatori ottici siano spenti. Il vantaggio di questo tipo di linea di ritardo in fibra ottica è che può ottenere un ritardo elevato, il metodo di realizzazione è semplice e le caratteristiche corrispondenti variano a seconda dei diversi commutatori ottici selezionati.