Línea de retardo de fibra óptica basada en conmutador óptico

Principio de la línea de retardo de fibra óptica

En el procesamiento de señales totalmente óptico, la fibra óptica puede realizar funciones como retardo, ensanchamiento y reducción de interferencias. La aplicación adecuada de estas funciones permite el procesamiento de información en el campo totalmente óptico. Entre ellas, la función de retardo de la fibra óptica se puede implementar en una línea de retardo de fibra óptica. Tomando como ejemplo una fibra óptica monomodo convencional, al transmitir una señal óptica con una longitud de onda de trabajo de 1550 nm a 200 metros, se logra un retardo de 1 μs y una pérdida de inserción de tan solo 0,04 dB. En comparación, la pérdida de inserción causada por las líneas de retardo de microondas tradicionales es de decenas de dB, mientras que la línea de retardo de fibra óptica reduce la pérdida de inserción en casi dos órdenes de magnitud, lo que mejora significativamente su competitividad. Además, la fibralínea de retardo ópticoTambién poseen características como tamaño reducido, peso ligero, gran producto ancho de banda de retardo, fuerte capacidad antiinterferencias electromagnéticas, y se han convertido en un fuerte competidor de las líneas de retardo de microondas, pudiendo reemplazarlas por completo en muchos campos. En comparación con la línea de retardo de microondas tradicional, la línea de retardo de fibra óptica tiene un alto producto ancho de banda de tiempo, lo que indica que el sistema tiene una buena resolución de medición de frecuencia, alta sensibilidad y alta capacidad de intercepción de señal, y puede cumplir con los requisitos de sistemas de radar de alta resolución como las líneas de retardo. Además, la frecuencia de operación de la FDL es muy alta, pudiendo ser mucho mayor que 100 GHz, en comparación con la línea de retardo de onda acústica superficial de cientos de megahercios y la línea de retardo CCD de decenas de megahercios, y basada en la futura tendencia de radar de comunicaciones y otros sistemas hacia la banda de alta frecuencia, la FDL representa una ventaja significativa. Además, la línea de retardo de fibra también tiene la característica de que la pérdida de retardo unitaria es independiente de la frecuencia. Las ventajas únicas de estas líneas de retardo de fibra óptica demuestran sin duda su potencial en el procesamiento de señales.

Aplicación de la línea de retardo de fibra óptica

La función básica de una línea de retardo de fibra óptica (FDL) es retrasar la señal, lo que permite el almacenamiento totalmente óptico y la igualación de desplazamiento mediante dicho retardo. Tiene una amplia gama de aplicaciones en radares de matriz en fase, sistemas de comunicación por fibra óptica, sistemas informáticos ópticos y contramedidas electrónicas. En un radar de matriz en fase, la antena de matriz en fase es el componente principal. Su función principal es modificar el patrón del haz sintetizado para lograr la variación de la forma del haz y el escaneo rápido del mismo. Esta función se consigue controlando la amplitud y la fase de la señal en la unidad de antena, por lo que la línea de retardo es indispensable. En comparación con las líneas de retardo de microondas, la FDL tiene un mayor ancho de banda y no presenta problemas de inclinación del haz. En antenas de matriz en fase controladas ópticamente, la FDL permite una asignación de fase y un control precisos de la señal de microondas, además de eliminar el ruido asociado a la señal de eco, lo que la convierte en la mejor opción para este tipo de antenas. En simuladores de objetivos de radar, la FDL se utiliza para simular señales a diferentes distancias. Con los requisitos de los sistemas de radar modernos para simuladores de objetivos de radar, tales como banda de alta frecuencia, velocidad de conmutación de objetivos rápida y larga distancia de simulación de objetivos, las líneas de retardo tradicionales han estado lejos de cumplir con los requisitos del sistema de radar, por lo que la línea de retardo de fibra óptica se ha convertido en la única línea de retardo aplicable. Además de lo anterior, en el sistema de comunicación por fibra óptica, FDL también puede realizar la función de codificación y almacenamiento en caché de señales. En resumen, se puede ver que la línea de retardo de fibra óptica tiene aplicaciones importantes y un estatus insustituible en muchos campos, por lo que el estudio de la línea de retardo de fibra óptica de alto rendimiento tiene una gran importancia científica para la aplicación detecnología de fotones de microondas.

Diseño de una línea de retardo de fibra óptica

La línea de retardo de fibra óptica basada en un conmutador óptico selecciona diferentes trayectorias ópticas para lograr distintos retardos temporales mediante dicho conmutador. El principio básico de este esquema consiste en conseguir diferentes retardos modificando la trayectoria óptica. Se trata de una línea de retardo de fibra óptica discreta típica, cuya estructura se muestra en la figura.

 

Tras transmitir la señal óptica modulada a través de la fibra óptica, la matriz de conmutadores ópticos selecciona la trayectoria óptica que genera el retardo correspondiente. El retardo requerido se logra activando un conmutador óptico y manteniendo los demás desactivados. La ventaja de este tipo de línea de retardo de fibra óptica radica en que permite obtener un retardo considerable, su método de implementación es sencillo y sus características varían según la selección de los conmutadores ópticos.