面向光控相控陣天線的光纖真時(shí)延遲技術(shù)研究.pdf

1、光纖真時(shí)延遲線技術(shù)可廣泛應(yīng)用于光緩存、時(shí)分復(fù)用、光信息處理等領(lǐng)域，尤其是在光控相控陣天線中具有極其重要的應(yīng)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(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí)延遲線技術(shù)包括延遲結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、制作與精密測(cè)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(zhǎng)度精密測(cè)量技術(shù)以及提高測(cè)量精度和測(cè)量量程的方法。利用這些高精度延遲線制作和測(cè)量技

2、術(shù)，對(duì)高精度可編程微波移相器和多波長(zhǎng)光延時(shí)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了分析、設(shè)計(jì)，進(jìn)而完成了制作與實(shí)現(xiàn)，并對(duì)其微波性能進(jìn)行了測(cè)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(shè)計(jì)了一種帶精密刻度夾具平臺(tái)和基于此平臺(tái)的高精度光纖延遲線制作流程。通過(guò)顯微觀察、螺距控制和精密刻度標(biāo)定，能實(shí)現(xiàn)光纖的精密切割，最小分辨率可達(dá)0.1-0.2mm。
　　2.針對(duì)實(shí)際應(yīng)用中對(duì)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(lái)提高光纖長(zhǎng)度測(cè)量精度的方案。利用光信號(hào)在環(huán)結(jié)構(gòu)中多次傳輸，可控制光纖長(zhǎng)度或長(zhǎng)度變化測(cè)量的倍率，從而能充分利用低相干光干涉儀有限的量程，對(duì)長(zhǎng)度變化的部分進(jìn)行放大測(cè)量，實(shí)現(xiàn)分辨率和精度的提高。實(shí)驗(yàn)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(chǔ)上，再提高一個(gè)數(shù)量級(jí)，測(cè)量分辨率達(dá)3微米。
　　3.針對(duì)光纖延遲線應(yīng)用中的大動(dòng)態(tài)范圍要求，提出了擴(kuò)展低相干光干涉儀量程的方法。該方法利用級(jí)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(cè)量精度的前提下，實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)光纖的長(zhǎng)度測(cè)量。同時(shí)研究了如何利用低相干光干涉儀本身的量程，對(duì)光纖延遲線參考結(jié)構(gòu)進(jìn)行自檢定。該方法可以實(shí)現(xiàn)分辨率60微米、量程0.81千米的光纖長(zhǎng)度測(cè)量。
　　4.采用半導(dǎo)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(jí)聯(lián)真時(shí)延遲結(jié)構(gòu)，通過(guò)加載微波信號(hào)，構(gòu)成快速可調(diào)的微波相移器。半導(dǎo)體光放大器在該結(jié)構(gòu)中同時(shí)起到光開關(guān)和光信號(hào)增益補(bǔ)償?shù)淖饔?，論文就半?dǎo)體光放大器對(duì)微波信號(hào)噪聲的影響進(jìn)

5、行系統(tǒng)測(cè)試和性能分析。
　　5.提出了基于光纖真時(shí)延遲和波分復(fù)用技術(shù)的多波長(zhǎng)延遲網(wǎng)絡(luò)，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(fù)用的多波長(zhǎng)光纖延遲線，利用2×2光開關(guān)實(shí)現(xiàn)了3級(jí)延遲單元的組合。對(duì)相控陣子陣天線單元相移間隔28o(2GHz微波信號(hào))、共8個(gè)狀態(tài)的相移性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)演示論證。
　　最后，對(duì)全文內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，提煉了本文的創(chuàng)新點(diǎn)。然后，針對(duì)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(hào)的光處理、光