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 le funzioni di ritardo del segnale, allargamento, interferenza, ecc. L'applicazione ragionevole di queste funzioni può realizzare l'elaborazione delle informazioni nel campo completamente ottico. Tra queste, la funzione di ritardo della fibra ottica può essere realizzata in una linea di ritardo in fibra ottica, prendendo come esempio la normale fibra ottica monomodale, quando la trasmissione del segnale ottico ha una lunghezza d'onda di lavoro di 1550 nm, la trasmissione su 200 metri può ottenere 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 otticoInoltre, le linee di ritardo in fibra ottica presentano caratteristiche quali dimensioni ridotte, peso contenuto, elevato prodotto tempo-larghezza di banda e forte capacità anti-interferenza elettromagnetica, diventando così un valido concorrente delle linee di ritardo a microonde e potendo sostituirle completamente in molti ambiti. Rispetto alle tradizionali linee di ritardo a microonde, le linee di ritardo in fibra ottica hanno un elevato prodotto tempo-larghezza di banda, il che indica che il sistema possiede una buona risoluzione di misurazione della frequenza, un'elevata sensibilità e un'elevata capacità di intercettazione del segnale, e possono soddisfare i requisiti dei sistemi radar ad alta risoluzione come le linee di ritardo. La frequenza operativa delle linee di ritardo in fibra ottica è molto elevata, ben superiore a 100 GHz, e rispetto alle linee di ritardo ad onde acustiche di superficie con frequenza operativa di centinaia di megahertz e alle linee di ritardo CCD con frequenza operativa di decine di megahertz, con un vantaggio di diversi ordini di grandezza. Considerando che in futuro i radar di comunicazione e altri sistemi si sposteranno verso la banda ad alta frequenza, le linee di ritardo in fibra ottica offrono un vantaggio significativo. Inoltre, le linee di ritardo in fibra ottica presentano 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 indubbiamente 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, consentendo la realizzazione di memorie completamente ottiche e l'uniformità dello spostamento. Trova ampia applicazione nei radar a schiera di fase, nei sistemi di comunicazione in fibra ottica, nei sistemi di calcolo ottico e nelle contromisure elettroniche. Nei radar a schiera di fase, l'antenna a schiera di fase è il componente centrale. La sua funzione principale è quella di modificare il diagramma di radiazione del fascio sintetizzato, consentendo la variazione della forma del fascio e la sua rapida scansione. Questa funzione viene ottenuta controllando l'ampiezza e la fase del segnale nell'unità antenna, rendendo la linea di ritardo un elemento indispensabile. Rispetto alle linee di ritardo a microonde, le linee di ritardo in fibra ottica (FDL) offrono una larghezza di banda maggiore e non presentano problemi di inclinazione del fascio. Nelle antenne a schiera di fase a controllo ottico, le FDL consentono un'accurata allocazione e controllo della fase del segnale a microonde, eliminando il rumore associato all'eco. Pertanto, le FDL rappresentano la scelta migliore per le antenne a schiera di fase. Nei simulatori di bersagli radar, le FDL vengono utilizzate per simulare segnali a diverse distanze. Con i requisiti dei moderni sistemi radar per i simulatori di bersagli radar, come la banda ad alta frequenza, la velocità di commutazione rapida dei bersagli e la lunga distanza di simulazione dei bersagli, le linee di ritardo tradizionali sono state ben lungi dal soddisfare i requisiti dei sistemi radar, quindi la linea di ritardo in fibra ottica è diventata l'unica linea di ritardo applicabile. Oltre a quanto sopra, nel sistema di comunicazione in fibra ottica, la FDL può anche realizzare la funzione di codifica e caching del segnale. In sintesi, si può vedere che la linea di ritardo in fibra ottica ha importanti applicazioni e uno status insostituibile in molti campi, quindi lo studio di linee di ritardo in fibra ottica ad alte prestazioni ha una grande importanza scientifica per l'applicazione ditecnologia dei fotoni a microonde.

Progettazione di una linea di ritardo in fibra ottica

La linea di ritardo in fibra ottica basata su un commutatore ottico seleziona percorsi ottici differenti per ottenere ritardi temporali diversi attraverso il commutatore stesso. Il principio fondamentale 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 da un array di interruttori ottici, e il ritardo richiesto può essere ottenuto attivando un interruttore ottico e assicurandosi che gli altri interruttori ottici siano disattivati. 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 interruttori ottici selezionati.