[發(fā)明專(zhuān)利]一種N通道M位集成光波導(dǎo)可調(diào)諧延遲線

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711067882.3
• 申請(qǐng)日: 2017-11-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107861194B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳開(kāi)鑫;宋倩倩
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G02B6/28
• 分類(lèi)號(hào): G02B6/28
• 代理公司: 成都宏順專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 51227
• 代理人: 周永宏

本發(fā)明公開(kāi)一種N通道M位集成光波導(dǎo)可調(diào)諧延遲線，主要應(yīng)用于相控陣?yán)走_(dá)領(lǐng)域，針對(duì)延遲線存在的延時(shí)精度不高，體積和重量均較大，空間利用率不高，延遲線的重構(gòu)性小，延遲不可調(diào)的問(wèn)題，本申請(qǐng)通過(guò)將MZI光開(kāi)光單元和延遲線單元相間級(jí)聯(lián)形成M位的可調(diào)諧光波導(dǎo)延遲線，并基于熱光效應(yīng)，通過(guò)控制施加在光開(kāi)關(guān)電極上的功率，改變兩干涉臂上光波的相位關(guān)系，實(shí)現(xiàn)不同路徑的選擇，選擇不同的延遲線單元，進(jìn)而選擇不同的延遲時(shí)間，延時(shí)精度Δt達(dá)到皮秒量級(jí)，滿足了雷達(dá)工作頻率越來(lái)越高的要求；通過(guò)調(diào)節(jié)延遲線單元的外圓弧波導(dǎo)與內(nèi)圓弧波導(dǎo)的長(zhǎng)度差來(lái)調(diào)整延遲量實(shí)現(xiàn)延遲量可調(diào)諧，本申請(qǐng)滿足了雷達(dá)工作頻率日益增長(zhǎng)的需求，具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于相控陣?yán)走_(dá)領(lǐng)域，特別涉及一種平面光波導(dǎo)的N通道M位集成光波導(dǎo)可調(diào)諧延遲線技術(shù)。

背景技術(shù)

可調(diào)諧光延遲線主要用于信號(hào)的同步與緩存，信號(hào)處理與微波光子系統(tǒng)，光相干斷層成像技術(shù)以及相控陣?yán)走_(dá)中的波束形成技術(shù)。可調(diào)諧光延遲線是相控陣?yán)走_(dá)中的關(guān)鍵器件，傳統(tǒng)的相控陣?yán)走_(dá)由于孔徑效應(yīng)和孔徑渡越時(shí)間的限制，很難在大掃描角下實(shí)現(xiàn)大瞬時(shí)帶寬，通過(guò)利用可調(diào)諧光延遲線，可以在大掃描角下實(shí)現(xiàn)大瞬時(shí)帶寬，同時(shí)在提高雷達(dá)的分辨率，識(shí)別能力，解決多目標(biāo)成像等方面具有優(yōu)勢(shì)。隨著雷達(dá)工作頻率的增加，所需要的延時(shí)步長(zhǎng)越來(lái)越小，光纖的精確切割已經(jīng)難以達(dá)到要求，隨著集成光學(xué)的不斷發(fā)展，集成光波導(dǎo)的制作工藝越來(lái)越先進(jìn)和成熟，且制作材料也多樣化，由于光波導(dǎo)延遲線通過(guò)采用光刻技術(shù)，延時(shí)精度可以達(dá)到皮秒量級(jí)，而這一精度剛好滿足雷達(dá)工作頻率越來(lái)越高的要求。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)岢鲆环NN通道M位集成光波導(dǎo)可調(diào)諧延遲線，采用光實(shí)時(shí)延時(shí)單元取代基于純電的實(shí)時(shí)延時(shí)單元，解決了傳統(tǒng)相控陣?yán)走_(dá)的兩大技術(shù)瓶頸，即瞬時(shí)大帶寬的制約和波束偏斜的問(wèn)題，使得光控相控陣天線系統(tǒng)具有重量更輕，體積小，集成度高，具有可重構(gòu)性，空間利用率高，功耗低，成本低，抗電磁干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種N通道M位集成光波導(dǎo)可調(diào)諧延遲線，N和M均為自然數(shù)，各單通道包括：輸入通道、輸出通道、M個(gè)延遲線單元和M+1個(gè)光開(kāi)關(guān)單元，輸入通道與輸出通道之間的M個(gè)延遲線單元和M+1個(gè)光開(kāi)關(guān)單元相間排列；還包括：輸入直波導(dǎo)，轉(zhuǎn)換光傳輸方向的半圓弧波導(dǎo)，以及連接輸入直波導(dǎo)和半圓弧的彎曲波導(dǎo)；

所述半圓弧波導(dǎo)的另一端接第一個(gè)光開(kāi)關(guān)單元的第一輸入端，所述第一個(gè)光開(kāi)關(guān)單元的第二輸入端置空；所述第一個(gè)光開(kāi)關(guān)單元的第一輸出端接第一延遲線單元的內(nèi)圓弧波導(dǎo)，所述光開(kāi)關(guān)單元的第二輸出端接第一延遲線單元的外圓弧波導(dǎo)；

所述第M+1個(gè)光開(kāi)關(guān)單元的第一輸入端接第M個(gè)延遲線單元的內(nèi)圓弧波導(dǎo)，所述第M+1個(gè)光開(kāi)關(guān)單元的第二輸入端接第M各延遲線單元的外圓弧波導(dǎo)；

M大于1時(shí)，所述第i個(gè)光開(kāi)關(guān)單元的第一輸入端接第i-1個(gè)延遲線單元的內(nèi)圓弧波導(dǎo)，所述第i個(gè)光開(kāi)關(guān)單元的第二輸入端接第i-1個(gè)延遲線單元的內(nèi)圓弧波導(dǎo)，所述第i個(gè)光開(kāi)關(guān)單元的第一輸出端接第i個(gè)延遲線單元的內(nèi)圓弧波導(dǎo)，所述第i個(gè)光開(kāi)關(guān)單元的第二輸出端接第i延遲線單元的內(nèi)圓弧波導(dǎo)；

其中，1i≤M。

進(jìn)一步地，所述各光開(kāi)關(guān)單元為MZI結(jié)構(gòu)，包括：兩個(gè)輸入端口、兩條干涉臂以及兩個(gè)輸出端口；連接于兩個(gè)輸入端口與兩條干涉臂之間的輸入定向耦合器、連接于兩個(gè)輸出端口與兩條干涉臂之間的輸出定向耦合器；還包括設(shè)置于兩條干涉臂各自正上方的金屬電極；所述各金屬電極的左右兩側(cè)設(shè)置有空氣槽。

更進(jìn)一步地，所述金屬電極的電阻率大于金屬引腳與金屬引線的電阻率，所述金屬引腳和金屬引線的寬度大于金屬電極的寬度。

進(jìn)一步地，所述光開(kāi)關(guān)單元與延遲線單元均為單模波導(dǎo)。

進(jìn)一步地，所述各延遲線單元的外圓弧波導(dǎo)為延遲線，內(nèi)圓弧波導(dǎo)為參考延遲線，對(duì)應(yīng)延遲線單元外圓弧波導(dǎo)和內(nèi)圓弧波導(dǎo)的長(zhǎng)度差為該延遲線單元的延遲量。