面向光控相控陣天線的光纖真時延遲技術(shù)研究.pdf

1、光纖真時延遲線技術(shù)可廣泛應用于光緩存、時分復用、光信息處理等領域，尤其是在光控相控陣天線中具有極其重要的應用。該技術(shù)能為相控陣天線單元提供超寬帶、低損耗的微波相位偏移，實現(xiàn)對天線單元的快速控制，也可以為多子陣天線提供同步可控的相移。
　　光纖真時延遲線技術(shù)包括延遲結(jié)構(gòu)的設計、制作與精密測量。本文深入研究精密光纖延遲線制作工藝、基于低相干光干涉儀的光纖長度精密測量技術(shù)以及提高測量精度和測量量程的方法。利用這些高精度延遲線制作和測量技

2、術(shù)，對高精度可編程微波移相器和多波長光延時網(wǎng)絡進行了分析、設計，進而完成了制作與實現(xiàn)，并對其微波性能進行了測試。
　　本文主要內(nèi)容包括：
　　1.提出了一種便捷的高精度光纖延遲線制作工藝方法，設計了一種帶精密刻度夾具平臺和基于此平臺的高精度光纖延遲線制作流程。通過顯微觀察、螺距控制和精密刻度標定，能實現(xiàn)光纖的精密切割，最小分辨率可達0.1-0.2mm。
　　2.針對實際應用中對延遲量的高精度要求，提出了在低相干光干涉儀

3、中引入光纖環(huán)結(jié)構(gòu)來提高光纖長度測量精度的方案。利用光信號在環(huán)結(jié)構(gòu)中多次傳輸，可控制光纖長度或長度變化測量的倍率，從而能充分利用低相干光干涉儀有限的量程，對長度變化的部分進行放大測量，實現(xiàn)分辨率和精度的提高。實驗表明，可以在現(xiàn)有商業(yè)低相干光干涉儀30微米高分辨率的基礎上，再提高一個數(shù)量級，測量分辨率達3微米。
　　3.針對光纖延遲線應用中的大動態(tài)范圍要求，提出了擴展低相干光干涉儀量程的方法。該方法利用級聯(lián)光纖延遲線作為參考，利用其不

4、同的延遲組合，能在保證測量精度的前提下，實現(xiàn)較長光纖的長度測量。同時研究了如何利用低相干光干涉儀本身的量程，對光纖延遲線參考結(jié)構(gòu)進行自檢定。該方法可以實現(xiàn)分辨率60微米、量程0.81千米的光纖長度測量。
　　4.采用半導體光放大器作為控制開關(guān)，制作了快速可編程的3分路級聯(lián)真時延遲結(jié)構(gòu)，通過加載微波信號，構(gòu)成快速可調(diào)的微波相移器。半導體光放大器在該結(jié)構(gòu)中同時起到光開關(guān)和光信號增益補償?shù)淖饔茫撐木桶雽w光放大器對微波信號噪聲的影響進

5、行系統(tǒng)測試和性能分析。
　　5.提出了基于光纖真時延遲和波分復用技術(shù)的多波長延遲網(wǎng)絡，可用于微波波束成形。采用本文提出的技術(shù)制作了基于波分復用的多波長光纖延遲線，利用2×2光開關(guān)實現(xiàn)了3級延遲單元的組合。對相控陣子陣天線單元相移間隔28o(2GHz微波信號)、共8個狀態(tài)的相移性能進行了實驗演示論證。
　　最后，對全文內(nèi)容進行總結(jié)，提煉了本文的創(chuàng)新點。然后，針對本文的研究主題，提出了相關(guān)內(nèi)容的技術(shù)展望。并就微波信號的光處理、光