[發明專利]光學真延時裝置及光控波束形成網絡系統

有效

• 申請號: 201210278306.4
• 申請日: 2012-08-07
• 公開（公告）號: CN103580752A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 高欣璐;黃善國;周靜;魏永峰;張旭鍇;顧畹儀
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學;北京師范大學
• 主分類號: H04B10/2525
• 分類號: H04B10/2525;H04B10/2575
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 肖冰濱;南毅寧

技術領域

本發明涉及通信領域，具體地，涉及一種光學真延時裝置及方法。

背景技術

光控波束形成網絡（OBFN）因其具有體積小、損耗低、抗電磁干擾等特點，在微波電子學中占有重要地位。OBFN中是通過對各陣元延時的設計來實現對波束掃描方向的控制的，因此，延時模塊是OBFN的核心技術。延時模塊中的真延時（TTD）模塊（或裝置）由于其可以克服寬帶微波信號下傳統相移技術引起的波束偏斜問題，而成為OBFN領域的研究熱點。

現有技術中提供有一種基于光纖光柵的光學真延時（OTTD）模塊，但是由于光柵重疊問題，該模塊無法支持大于3GHz的高頻信號。另一種基于色散介質的OTTD模塊使用了啁啾光纖光柵，但是啁啾光纖光柵的抖動問題也影響了它的應用。目前國內外提出的基于光子晶體光纖的OTTD模塊，具有光子晶體光纖長/光源多的弊端。隨著通道增多，光源的數量也增多，光纖的長度成倍的增加，耗資巨大。

針對上述問題，現有技術中尚無解決方案。

發明內容

本發明的目的是提供一種光學真延時（OTTD）裝置和一種光控波束形成網絡（OBFN）系統以至少解決現有技術中存在的上述問題。

為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種光控波束形成網絡（OBFN）中使用的光學真延時（OTTD）裝置，其中，該OTTD裝置包括：上級延時單元，包括第一級光分束器和設置有光纖光柵的N條上級延時線，其中該N條上級延時線的每一條被配置成一端從所述第一級光分束器接收調制后的光載波；以及分別通過光環行器與所述N條上級延時線的每一條的另一端相對應耦合的N個下級延時單元，其中每個所述下級延時單元包括第二級光分束器和設置有色散光纖和/或補償光纖的M條下級延時線，其中該M條下級延時線的每一條被配置成一端通過所述光環行器及所述第二級光分束器從對應的上級延時線接收所述光載波；以及其中，M和N為正整數，所述光載波在相鄰兩條上級延時線之間的延時差Δτ1_i為所述光載波在相鄰兩條下級延時線之間的延時差Δτ_i的M倍。

進一步地，所述光纖光柵為以下至少之一者：光纖布拉格光柵（FBG）、高斯型光柵以及取樣光柵。

進一步地，所述光纖光柵為光纖布拉格光柵（FBG），其中，所述N條上級延時線的每一條上對應于掃描方向為0°的波長λ₀的FBG的光柵位置相同，并且第k+1條上級延時線中波長λ_i的FBG的光柵位置d_i(k+1)與第k條上級延時線上波長λ_i的FBG的光柵位置d_ik符合以下關系：d_i(k+1)＝d_ik+Δd_i，其中Δd_i為波長λ_i的FBG的位置增量，i為整數，1≤k≤M，以及Δd_i＝McΔτ_i/2n_eff。其中，c為光速，n_eff為所述FBG的有效折射率。

進一步地，所述N條上級延時線的每一條上的FBG數量相同。

進一步地，所述N條上級延時線的每一條上的FBG數量依據需要掃描的角度的數量來設置。

進一步地，所述下級延時單元中的第j條下級延時線由長度為(j-1)L₀的色散光纖和長度為(M-j)L_SMF的補償光纖組成，其中，j為整數，1≤j≤M，并且滿足n_SMF(λ₀)L_SMF＝n(λ₀)L₀，其中L₀為所述色散光纖的單位長度，L_SMF為所述補償光纖的長度，n_SMF(λ₀)為所述補償光纖在波長λ₀的折射率以及n(λ₀)為所述色散光纖在波長λ₀的折射率。

進一步地，所述色散光纖包括以下至少之一者：光子晶體光纖或色散補償光纖。

進一步地，所述光環行器為三端光環行器。