Đường trễ quang dựa trên bộ chuyển mạch quang

Nguyên lý của đường trễ quang học

Trong xử lý tín hiệu hoàn toàn bằng quang học, sợi quang có thể thực hiện các chức năng làm trễ tín hiệu, mở rộng tín hiệu, tạo nhiễu, v.v. Việc ứng dụng hợp lý các chức năng này có thể hiện thực hóa việc xử lý thông tin trong lĩnh vực quang học. Trong đó, chức năng làm trễ của sợi quang có thể được sử dụng để tạo ra đường trễ quang học. Lấy ví dụ sợi quang đơn mode thông thường, khi truyền tín hiệu quang có bước sóng hoạt động 1550nm, truyền dẫn 200 mét có thể đạt được độ trễ 1μs, và tổn hao chèn kèm theo chỉ là 0,04dB. So với đó, tổn hao chèn do đường trễ vi sóng truyền thống gây ra là hàng chục dB, và đường trễ quang học giảm tổn hao chèn xuống gần 2 bậc độ lớn, điều này cải thiện đáng kể khả năng cạnh tranh của đường trễ quang học. Ngoài ra, sợi quangđường trễ quang họcNgoài ra, đường trễ quang còn có đặc điểm kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ, tích số băng thông trễ lớn, khả năng chống nhiễu điện từ mạnh, trở thành đối thủ cạnh tranh mạnh mẽ của đường trễ vi sóng và có thể thay thế hoàn toàn đường trễ vi sóng trong nhiều lĩnh vực. So với đường trễ vi sóng truyền thống, đường trễ quang có tích số băng thông thời gian cao, cho thấy hệ thống có độ phân giải đo tần số tốt, độ nhạy cao và khả năng thu tín hiệu cao, đáp ứng yêu cầu của các hệ thống radar độ phân giải cao như đường trễ. Tần số hoạt động của FDL rất cao, có thể cao hơn 100GHz, so với đường trễ sóng âm bề mặt có tần số hoạt động hàng trăm megahertz và đường trễ CCD có tần số hoạt động hàng chục megahertz thì chênh lệch vài bậc độ lớn, và dựa trên xu hướng chuyển sang băng tần cao của radar thông tin liên lạc và các hệ thống khác trong tương lai, FDL mang lại lợi thế đáng kể; Thêm vào đó, đường trễ quang còn có đặc điểm là tổn hao trễ đơn vị không phụ thuộc vào tần số. Những ưu điểm độc đáo của các đường trễ quang này chắc chắn chứng minh tiềm năng của chúng trong xử lý tín hiệu.

Ứng dụng đường trễ quang học

Chức năng cơ bản của đường trễ quang (FDL) là làm trễ tín hiệu, có thể thực hiện chức năng lưu trữ hoàn toàn bằng quang học và dịch chuyển đồng đều bằng cách sử dụng độ trễ, và có phạm vi ứng dụng rộng rãi trong radar mảng pha, hệ thống truyền thông cáp quang, hệ thống máy tính quang học và các biện pháp đối phó điện tử. Trong radar mảng pha, anten mảng pha là thành phần cốt lõi, chức năng chính của anten mảng pha là thay đổi chức năng mẫu của chùm tia tổng hợp, để đạt được sự thay đổi hình dạng chùm tia anten và quét nhanh chùm tia, và chức năng này được thực hiện bằng cách điều khiển thông tin biên độ và pha của tín hiệu trong đơn vị anten, do đó đường trễ là một phần không thể thiếu. So với đường trễ vi sóng, FDL có băng thông lớn hơn và không có vấn đề về độ nghiêng chùm tia. Trong anten mảng pha điều khiển bằng quang học, FDL có thể thực hiện phân bổ pha chính xác và điều khiển tín hiệu vi sóng và loại bỏ nhiễu liên quan của tín hiệu dội lại, do đó FDL có thể là lựa chọn tốt nhất trong anten mảng pha. Trong bộ mô phỏng mục tiêu radar, FDL được sử dụng để mô phỏng tín hiệu ở các khoảng cách khác nhau. Với các yêu cầu của hệ thống radar hiện đại đối với bộ mô phỏng mục tiêu radar, chẳng hạn như băng tần cao, tốc độ chuyển đổi mục tiêu nhanh và khoảng cách mô phỏng mục tiêu xa, các đường trễ truyền thống đã không còn đáp ứng được các yêu cầu của hệ thống radar, do đó đường trễ quang học (FDL) đã trở thành đường trễ duy nhất có thể áp dụng. Ngoài ra, trong hệ thống truyền thông cáp quang, FDL còn có thể thực hiện chức năng mã hóa và lưu trữ tín hiệu. Tóm lại, có thể thấy rằng đường trễ quang học có các ứng dụng quan trọng và vị thế không thể thay thế trong nhiều lĩnh vực, vì vậy việc nghiên cứu đường trễ quang học hiệu năng cao có ý nghĩa khoa học to lớn đối với ứng dụng của nó.công nghệ photon vi sóng.

Thiết kế đường trễ quang học

Mạch trễ quang dựa trên bộ chuyển mạch quang chọn các đường dẫn quang khác nhau để đạt được độ trễ thời gian khác nhau thông qua bộ chuyển mạch quang. Nguyên tắc cơ bản của loại mạch này là đạt được độ trễ khác nhau bằng cách thay đổi đường dẫn quang. Đây là một mạch trễ quang rời rạc điển hình, và cấu trúc điển hình của nó được thể hiện trong hình vẽ.

 

Sau khi tín hiệu quang được điều chế truyền qua sợi quang, đường dẫn quang tạo ra độ trễ tương ứng được chọn bởi mảng chuyển mạch quang, và độ trễ cần thiết có thể đạt được bằng cách bật một chuyển mạch quang và đảm bảo các chuyển mạch quang khác được tắt. Ưu điểm của loại đường trễ sợi quang này là nó có thể đạt được độ trễ lớn, phương pháp thực hiện đơn giản và các đặc tính tương ứng khác nhau tùy thuộc vào việc lựa chọn các chuyển mạch quang khác nhau.