Glasvezelvertragingslijn gebaseerd op optische schakelaar

Principe van een glasvezelvertragingslijn

Bij volledig optische signaalverwerking kan glasvezel de functies van signaalvertraging, verbreding, interferentie, enzovoort realiseren. De rationele toepassing van deze functies maakt informatieverwerking in het volledig optische veld mogelijk. De vertragingsfunctie van de glasvezel kan bijvoorbeeld worden omgezet in een glasvezelvertragingslijn. Neem bijvoorbeeld een gewone single-mode glasvezel: bij transmissie van een optisch signaal met een werkingsgolflengte van 1550 nm kan over een afstand van 200 meter een vertraging van 1 μs worden bereikt, met een bijbehorend invoegverlies van slechts 0,04 dB. Ter vergelijking: het invoegverlies van een traditionele microgolfvertragingslijn bedraagt ​​tientallen dB's, terwijl een glasvezelvertragingslijn het invoegverlies met bijna twee ordes van grootte reduceert. Dit verbetert de concurrentiepositie van de glasvezelvertragingslijn aanzienlijk.optische vertragingslijnGlasvezelvertragingslijnen (FDL's) kenmerken zich door hun kleine formaat, lage gewicht, grote vertragingsbandbreedte en sterke weerstand tegen elektromagnetische interferentie. Hierdoor vormen ze een sterke concurrent voor microgolfvertragingslijnen en kunnen ze deze in veel toepassingsgebieden volledig vervangen. Vergeleken met traditionele microgolfvertragingslijnen heeft de glasvezelvertragingslijn een hoge tijdsbandbreedte, wat aangeeft dat het systeem een ​​goede resolutie voor frequentiemeting, een hoge gevoeligheid en een hoog signaalonderscheppingsvermogen heeft. Hierdoor voldoet het aan de eisen van radarsystemen met hoge resolutie. Bovendien is de werkfrequentie van FDL's zeer hoog, tot wel meer dan 100 GHz. Dit is een verschil van enkele ordes van grootte ten opzichte van oppervlakte-akoestische golfvertragingslijnen met een werkfrequentie van honderden megahertz en CCD-vertragingslijnen met een werkfrequentie van tientallen megahertz. Gezien de toekomstige verschuiving naar hogere frequentiebanden in communicatieradars en andere systemen, biedt FDL's een significant voordeel. Daarnaast is het vertragingsverlies per eenheid frequentieonafhankelijk. De unieke voordelen van deze glasvezelvertragingslijnen bewijzen onmiskenbaar hun potentieel in signaalverwerking.

Toepassing van glasvezelvertragingslijnen

De basisfunctie van een glasvezelvertragingslijn (FDL) is het vertragen van een signaal. Door de vertraging kan volledig optische opslag en verschuivingsgelijkwaardigheid worden gerealiseerd, wat een breed scala aan toepassingen oplevert in phased array radars, glasvezelcommunicatiesystemen, optische computersystemen en elektronische tegenmaatregelen. In een phased array radar is de phased array antenne de kerncomponent. De belangrijkste functie van de phased array antenne is het veranderen van het stralingspatroon van de gesynthetiseerde bundel, waardoor de bundelvorm van de antenne kan worden aangepast en de bundel snel kan worden gescand. Deze functie wordt bereikt door de amplitude- en fase-informatie van het signaal in de antenne-eenheid te regelen, waardoor de vertragingslijn een onmisbaar onderdeel is. In vergelijking met microgolfvertragingslijnen heeft een FDL een grotere bandbreedte en is er geen probleem met bundelkanteling. In optisch gestuurde phased array antennes kan een FDL een nauwkeurige fase-allocatie en -regeling van microgolfsignalen realiseren en de bijbehorende ruis van het echosignaal verwijderen, waardoor een FDL de beste keuze kan zijn voor phased array antennes. In radardoelsimulatoren wordt een FDL gebruikt om signalen van verschillende afstanden te simuleren. Met de eisen die moderne radarsystemen stellen aan radardoelsimulatoren, zoals een hoge frequentieband, snelle doelomschakeling en een grote doelsimulatieafstand, voldoen traditionele vertragingslijnen bij lange na niet meer aan de eisen van radarsystemen. Daarom is de glasvezelvertragingslijn de enige toepasbare vertragingslijn geworden. Bovendien kan een glasvezelvertragingslijn in optische vezelcommunicatiesystemen ook signaalcodering en caching mogelijk maken. Kortom, glasvezelvertragingslijnen hebben belangrijke toepassingen en een onvervangbare status in vele vakgebieden. Daarom is onderzoek naar hoogwaardige glasvezelvertragingslijnen van groot wetenschappelijk belang voor de toepassing ervan.microgolffotontechnologie.

Ontwerp van een glasvezelvertragingslijn

De glasvezelvertragingslijn, gebaseerd op een optische schakelaar, selecteert verschillende optische paden om via de schakelaar verschillende tijdsvertragingen te realiseren. Het basisprincipe van dit type schema is het bereiken van verschillende vertragingen door het optische pad te wijzigen. Het is een typische discrete glasvezelvertragingslijn, waarvan de typische structuur in de afbeelding is weergegeven.

 

Nadat het gemoduleerde optische signaal door de optische vezel is verzonden, selecteert de array van optische schakelaars het optische pad dat de bijbehorende vertraging genereert. De vereiste vertraging kan worden bereikt door de betreffende optische schakelaar in te schakelen en ervoor te zorgen dat de andere optische schakelaars uitgeschakeld blijven. Het voordeel van dit type optische vezelvertragingslijn is dat een grote vertraging kan worden bereikt, de realisatiemethode eenvoudig is en de bijbehorende eigenschappen verschillen afhankelijk van de gekozen optische schakelaars.