خط تأخیر فیبر نوری مبتنی بر سوئیچ نوری

اصل خط تأخیر فیبر نوری

در پردازش سیگنال تمام نوری، فیبر نوری می‌تواند عملکردهای تأخیر سیگنال، پهن‌شدگی، تداخل و غیره را انجام دهد. کاربرد معقول این عملکردها می‌تواند پردازش اطلاعات را در میدان تمام نوری محقق کند. در میان آنها، عملکرد تأخیر فیبر نوری را می‌توان به یک خط تأخیر فیبر نوری تبدیل کرد، به عنوان مثال فیبر نوری تک حالته معمولی را در نظر بگیرید، هنگامی که طول موج کاری سیگنال نوری 1550 نانومتر است، انتقال 200 متر می‌تواند به تأخیر 1 میکروثانیه برسد و افت درج همراه آن تنها 0.04 دسی‌بل است. در مقایسه، افت درج ناشی از خط تأخیر مایکروویو سنتی ده‌ها دسی‌بل است و خط تأخیر فیبر نوری افت درج را تقریباً 2 برابر کاهش می‌دهد که به طور قابل توجهی رقابت‌پذیری خط تأخیر فیبر نوری را بهبود می‌بخشد. علاوه بر این، فیبرخط تأخیر نوریهمچنین دارای ویژگی‌های اندازه کوچک، وزن سبک، پهنای باند تأخیر زیاد، توانایی قوی در برابر تداخل الکترومغناطیسی هستند و به رقیبی قوی برای خطوط تأخیر مایکروویو تبدیل شده‌اند و می‌توانند در بسیاری از زمینه‌ها به طور کامل جایگزین خطوط تأخیر مایکروویو شوند. در مقایسه با خط تأخیر مایکروویو سنتی، خط تأخیر فیبر نوری دارای پهنای باند زمانی بالایی است که نشان می‌دهد سیستم دارای وضوح خوبی در اندازه‌گیری فرکانس، حساسیت بالا و توانایی بالای رهگیری سیگنال است و می‌تواند الزامات سیستم‌های راداری با وضوح بالا مانند خطوط تأخیر را برآورده کند. و فرکانس عملیاتی FDL بسیار بالا است، می‌تواند بسیار بالاتر از 100 گیگاهرتز باشد، در مقایسه با خط تأخیر موج صوتی سطحی با فرکانس عملیاتی صدها مگاهرتز و خط تأخیر CCD با فرکانس عملیاتی ده‌ها مگاهرتز در مقایسه با چندین مرتبه بزرگی، و بر اساس رادار ارتباطی آینده و سایر سیستم‌ها به روند باند فرکانس بالا تغییر خواهند کرد، FDL یک مزیت قابل توجه است. علاوه بر این، خط تأخیر فیبر همچنین دارای این ویژگی است که تلفات تأخیر واحد مستقل از فرکانس است. مزایای منحصر به فرد این خطوط تأخیر فیبر نوری بدون شک پتانسیل آن را در پردازش سیگنال اثبات می‌کند.

کاربرد خط تأخیر فیبر نوری

عملکرد اساسی خط تأخیر فیبر نوری، تأخیر در سیگنال است که می‌تواند با استفاده از تأخیر، عملکرد ذخیره‌سازی تمام نوری و برابری جابجایی را محقق کند و طیف گسترده‌ای از کاربردها را در رادار آرایه فازی، سیستم ارتباطی فیبر نوری، سیستم کامپیوتر نوری و اقدامات متقابل الکترونیکی دارد. در رادار آرایه فازی، آنتن آرایه فازی جزء اصلی است، عملکرد اصلی آنتن آرایه فازی تغییر عملکرد الگوی پرتو سنتز شده است، به طوری که تغییر شکل پرتو آنتن و اسکن سریع پرتو حاصل می‌شود و این عملکرد با کنترل دامنه و اطلاعات فاز سیگنال در واحد آنتن حاصل می‌شود، بنابراین خط تأخیر یک بخش ضروری است. در مقایسه با خط تأخیر مایکروویو، FDL پهنای باند بیشتری دارد و مشکلی در شیب پرتو وجود ندارد. در آنتن آرایه فازی کنترل‌شده نوری، FDL می‌تواند تخصیص فاز دقیق و کنترل سیگنال مایکروویو را انجام دهد و نویز مرتبط با سیگنال اکو را حذف کند، بنابراین FDL می‌تواند بهترین انتخاب در آنتن آرایه فازی باشد. در شبیه‌ساز هدف رادار، FDL برای شبیه‌سازی سیگنال‌های فواصل مختلف استفاده می‌شود. با توجه به الزامات سیستم رادار مدرن برای شبیه‌ساز هدف راداری، مانند باند فرکانس بالا، سرعت سوئیچینگ سریع هدف و فاصله شبیه‌سازی طولانی هدف، خطوط تأخیر سنتی از برآورده کردن الزامات سیستم رادار بسیار دور بوده‌اند، بنابراین خط تأخیر فیبر نوری به تنها خط تأخیر قابل اجرا تبدیل شده است. علاوه بر موارد فوق، در سیستم ارتباط فیبر نوری، FDL می‌تواند عملکرد کدگذاری و ذخیره‌سازی سیگنال را نیز تحقق بخشد. به طور خلاصه، می‌توان مشاهده کرد که خط تأخیر فیبر نوری کاربردهای مهمی دارد و در بسیاری از زمینه‌ها جایگاه غیرقابل جایگزینی دارد، بنابراین مطالعه خط تأخیر فیبر نوری با عملکرد بالا از اهمیت علمی زیادی برای کاربرد ...فناوری فوتون مایکروویو.

طراحی خط تأخیر فیبر نوری

خط تأخیر فیبر نوری مبتنی بر سوئیچ نوری، مسیرهای نوری مختلفی را برای دستیابی به تأخیرهای زمانی مختلف از طریق سوئیچ نوری انتخاب می‌کند. اصل اساسی این نوع طرح، دستیابی به تأخیرهای مختلف با تغییر مسیر نوری است. این یک خط تأخیر فیبر نوری گسسته معمولی است و ساختار معمول آن در شکل نشان داده شده است.

 

پس از انتقال سیگنال نوری مدوله شده از طریق فیبر نوری، مسیر نوری که تأخیر مربوطه را ایجاد می‌کند توسط آرایه سوئیچ نوری انتخاب می‌شود و با روشن کردن سوئیچ نوری و اطمینان از خاموش بودن سایر سوئیچ‌های نوری، می‌توان تأخیر مورد نیاز را به دست آورد. مزیت این نوع خط تأخیر فیبر نوری این است که می‌تواند به تأخیر زیادی دست یابد، روش تحقق آن ساده است و ویژگی‌های مربوطه با توجه به انتخاب سوئیچ‌های نوری مختلف متفاوت است.