光スイッチに基づく光ファイバー遅延線

光ファイバー遅延線の原理

全光信号処理において、光ファイバーは信号遅延、信号拡散、干渉などの機能を実現できます。これらの機能を適切に利用することで、全光領域における情報処理を実現できます。中でも、光ファイバーの遅延機能は光ファイバー遅延線として利用できます。例えば、通常のシングルモード光ファイバーでは、動作波長1550nmの光信号を200m伝送する場合、1μsの遅延を実現でき、挿入損失はわずか0.04dBです。これに対し、従来のマイクロ波遅延線による挿入損失は数十dBですが、光ファイバー遅延線では挿入損失を約2桁低減できるため、光ファイバー遅延線の競争力が大幅に向上します。光遅延線また、小型軽量、大きな遅延帯域幅積、強力な耐電磁干渉性といった特徴も持ち、マイクロ波遅延線の強力な競合相手となり、多くの分野でマイクロ波遅延線を完全に置き換えることができる。従来のマイクロ波遅延線と比較して、光ファイバ遅延線は時間帯域幅積が大きく、周波数測定の分解能が高く、感度が高く、信号傍受能力が高いことを示し、遅延線などの高解像度レーダーシステムの要求を満たすことができる。また、FDLの動作周波数は非常に高く、100GHzをはるかに超えることができ、数百メガヘルツの動作周波数の表面弾性波遅延線や数十メガヘルツの動作周波数のCCD遅延線と比較して数桁も高く、将来の通信レーダーなどのシステムが高周波帯域のトレンドに移行することを考慮すると、FDLは大きな利点となる。さらに、光ファイバ遅延線は単位遅延損失が周波数に依存しないという特徴も持っている。これらの光ファイバ遅延線の独自の利点は、信号処理におけるその潜在能力を疑いなく証明している。

光ファイバー遅延線の応用

光ファイバ遅延線の基本機能は信号を遅延させることであり、遅延を利用することで全光ストレージとシフト等化の機能を実現でき、フェーズドアレイレーダー、光ファイバ通信システム、光コンピュータシステム、電子対抗手段など幅広い用途があります。フェーズドアレイレーダーでは、フェーズドアレイアンテナがコアコンポーネントであり、フェーズドアレイアンテナの主な機能は合成ビームのパターン機能を変更してアンテナビーム形状の変更とビームの高速スキャンを実現することであり、この機能はアンテナユニット内の信号の振幅と位相情報を制御することによって実現されるため、遅延線は不可欠な部分です。マイクロ波遅延線と比較して、FDLは帯域幅が広く、ビームの傾きの問題がありません。光制御フェーズドアレイアンテナでは、FDLはマイクロ波信号の正確な位相割り当てと制御を実現し、エコー信号の関連ノイズを除去できるため、FDLはフェーズドアレイアンテナで最適な選択肢となります。レーダーターゲットシミュレータでは、FDLは異なる距離の信号をシミュレートするために使用されます。現代のレーダーシステムのレーダー目標シミュレーターに対する要求、例えば高周波帯域、高速目標切り替え速度、長距離目標シミュレーション距離などを考慮すると、従来の遅延線はレーダーシステムの要求を満たすには程遠く、光ファイバー遅延線が唯一適用可能な遅延線となっている。さらに、光ファイバー通信システムでは、FDLは信号符号化とキャッシングの機能も実現できる。要約すると、光ファイバー遅延線は多くの分野で重要な用途と代替不可能な地位を有しており、高性能光ファイバー遅延線の研究は、応用面で大きな科学的意義を持つことがわかる。マイクロ波光子技術.

光ファイバー遅延線の設計

光スイッチを用いた光ファイバー遅延線は、光スイッチを介して異なる光路を選択することで、異なる時間遅延を実現します。この方式の基本原理は、光路を変更することで異なる遅延を実現することです。これは典型的な離散型光ファイバー遅延線であり、その典型的な構造を図に示します。

 

変調された光信号が光ファイバーを通して伝送された後、光スイッチアレイによって対応する遅延を生成する光経路が選択され、光スイッチをオンにして他の光スイッチをオフにすることで、必要な遅延を実現できます。このタイプの光ファイバー遅延線の利点は、大きな遅延を実現できること、実現方法が簡便であること、そして選択する光スイッチによって特性が異なることです。