Línea de retardo de fibra óptica basada en un conmutador óptico

Principio de la línea de retardo de fibra óptica

En el procesamiento de señales totalmente óptico, la fibra óptica permite realizar funciones como retardo, ensanchamiento e interferencia de la señal. La aplicación adecuada de estas funciones permite el procesamiento de información en el ámbito óptico. Entre ellas, la función de retardo de la fibra óptica se puede implementar en una línea de retardo de fibra óptica. Por ejemplo, con una fibra óptica monomodo convencional, al transmitir una señal óptica con una longitud de onda de 1550 nm a una distancia de 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 fibra óptica ofrece una excelente capacidad de procesamiento de señales ópticas.línea de retardo ópticoAdemás, las líneas de retardo de fibra óptica (FDL) se caracterizan por su tamaño reducido, peso ligero, gran producto ancho de banda retardado y alta resistencia a las interferencias electromagnéticas, convirtiéndose en una fuerte competidora de las líneas de retardo de microondas y pudiendo reemplazarlas por completo en numerosos campos. En comparación con las líneas de retardo de microondas tradicionales, la FDL ofrece un elevado producto ancho de banda retardado, lo que se traduce en una buena resolución en la medición de frecuencia, alta sensibilidad y gran capacidad de intercepción de señales, cumpliendo así con los requisitos de sistemas de radar de alta resolución. Su frecuencia de operación es muy elevada, superando ampliamente los 100 GHz, lo que supone una diferencia de varios órdenes de magnitud con respecto a las líneas de retardo de ondas acústicas superficiales (SWA) con frecuencias de operación de cientos de megahercios y las líneas de retardo CCD con frecuencias de operación de decenas de megahercios. Dado que los futuros sistemas de radar de comunicaciones y otros sistemas se orientarán hacia la banda de alta frecuencia, la FDL presenta una ventaja significativa. Asimismo, la pérdida de retardo unitaria es independiente de la frecuencia. Estas ventajas únicas demuestran, sin duda, su potencial en el procesamiento de señales.

Aplicación de la línea de retardo de fibra óptica

La función básica de la 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 los radares 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 el cambio de forma del haz y su rápido escaneo. Esto 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 ofrece un mayor ancho de banda y no presenta problemas de inclinación del haz. En las antenas de matriz en fase controladas ópticamente, la FDL permite una asignación y un control precisos de la fase de la señal de microondas y elimina el ruido asociado a la señal de eco, por lo que puede ser la mejor opción. En los simuladores de objetivos de radar, la FDL se utiliza para simular señales a diferentes distancias. Dadas las exigencias de los sistemas de radar modernos para la simulación de objetivos, como el uso de altas frecuencias, la rápida conmutación de objetivos y la larga distancia de simulación, las líneas de retardo tradicionales resultan insuficientes. Por ello, la línea de retardo de fibra óptica se ha convertido en la única opción viable. Además, en los sistemas de comunicación por fibra óptica, la línea de retardo de fibra óptica permite la codificación y el almacenamiento en caché de señales. En resumen, la línea de retardo de fibra óptica posee importantes aplicaciones y un estatus insustituible en numerosos campos, lo que justifica su estudio en el ámbito científico.tecnología de fotones de microondas.

Diseño de 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. El principio básico de este esquema consiste en obtener diferentes retardos mediante la variación de la trayectoria óptica. Se trata de una línea de retardo de fibra óptica discreta típica, cuya estructura se muestra en la figura.

 

Tras la transmisión de la señal óptica modulada a través de la fibra óptica, la matriz de conmutadores ópticos selecciona la ruta óptica que genera el retardo correspondiente. El retardo requerido se consigue activando un conmutador óptico y manteniendo los demás desactivados. La ventaja de este tipo de línea de retardo de fibra óptica reside en su capacidad para lograr un retardo considerable, su método de implementación sencillo y la variabilidad de sus características según los conmutadores ópticos seleccionados.