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 perdita di inserzione associata è di soli 0,04 dB. In 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, peso ridotto, ampio prodotto di banda di ritardo, elevata capacità anti-interferenza elettromagnetica e possono diventare un valido concorrente delle linee di ritardo a microonde, sostituendole completamente in molti campi. 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 ha 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 della linea di ritardo a onde acustiche di superficie di centinaia di megahertz e alla frequenza operativa della linea di ritardo CCD di decine di megahertz, rispetto a diversi ordini di grandezza. E, dato che i futuri radar di comunicazione e altri sistemi si orienteranno verso la tendenza delle bande ad alta frequenza, l'FDL rappresenta un vantaggio significativo; inoltre, la linea di ritardo in fibra 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 di base della linea di ritardo in fibra ottica è quella di ritardare il segnale, realizzando la funzione di memorizzazione completamente ottica e di uguaglianza di spostamento utilizzando il ritardo, e ha una vasta gamma di applicazioni nei radar phased array, nei sistemi di comunicazione in fibra ottica, nei sistemi di computer ottici e nelle contromisure elettroniche. Nel radar phased array, l'antenna phased array è il componente principale; la funzione principale dell'antenna phased array è quella di modificare la funzione di diagramma del fascio sintetizzato, in modo da ottenere la modifica della forma del fascio dell'antenna e la scansione rapida del fascio. Questa funzione è ottenuta controllando le informazioni di ampiezza e fase del segnale nell'unità antenna, quindi la linea di ritardo è una parte 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 può realizzare un'allocazione di fase e un controllo accurati del segnale a microonde e rimuovere il rumore associato al segnale di eco, quindi la FDL può essere la scelta migliore per le antenne phased array. Nel simulatore 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'alta frequenza di banda, l'elevata velocità di commutazione del bersaglio e la lunga distanza di simulazione del bersaglio, le linee di ritardo tradizionali sono state ben lungi dal soddisfare i requisiti del sistema radar, quindi la linea di ritardo in fibra ottica è diventata l'unica linea di ritardo applicabile. Oltre a quanto sopra, nei sistemi di comunicazione in fibra ottica, la 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, quindi 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 dall'array 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 della selezione dei diversi commutatori ottici.