[發(fā)明專利]一種基于溫控的色散延時(shí)光波束修正方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111282287.8
• 申請(qǐng)日: 2021-11-01
• 公開（公告）號(hào): CN114039263A
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邵光灝;劉昂;翟計(jì)全
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第十四研究所
• 主分類號(hào): H01S3/067
• 分類號(hào): H01S3/067;H01S3/0933;H01S3/10;H01S3/102
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 康翔;高嬌陽

本發(fā)明公開了一種基于溫控的色散延時(shí)光波束修正方法，采用數(shù)個(gè)電光變換通道連接天線單元或子陣，接收微波信號(hào)，每個(gè)通道對(duì)應(yīng)一個(gè)天線單元或一個(gè)子陣，經(jīng)電光變換，各通道將不同波長的微波信號(hào)加載至光信號(hào)，采用合波器件將不同波長的光信號(hào)合成一路光信號(hào)，采用數(shù)個(gè)光開關(guān)組成色散延時(shí)陣列，接收光信號(hào)，不同波長的光信號(hào)產(chǎn)生不同的延時(shí)差和漸變的相位差，分別控制每個(gè)光開關(guān)，調(diào)整各通道對(duì)應(yīng)的光信號(hào)之間的延時(shí)差和相位差，減少非線性畸變，形成特定指向的波束。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種非線性抑制技術(shù)。

背景技術(shù)

微波光子技術(shù)將光子的大帶寬、低損耗優(yōu)勢(shì)應(yīng)用于相控陣?yán)走_(dá)等系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)微波信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸、任意波形信號(hào)的產(chǎn)生、超寬帶信號(hào)的采樣和寬帶寬角波束的形成。

光波束形成網(wǎng)絡(luò)是光控相控陣?yán)走_(dá)實(shí)現(xiàn)寬帶寬角掃描的重要組成部分，現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)光真延時(shí)，大致分為兩種技術(shù)：一種是傳輸延時(shí)，另一種是色散延時(shí)。

傳輸延時(shí)通過控制光傳輸介質(zhì)的長度來實(shí)現(xiàn)延時(shí)，靈活度高，適用性廣，但是需要的設(shè)備多，加工難度高。如果傳輸介質(zhì)是光纖，高頻段的加工精度在0.1mm以下，現(xiàn)有加工技術(shù)難以高效實(shí)現(xiàn)。如果傳輸介質(zhì)是光波導(dǎo)，存在插入損耗和有效折射率的問題，大延時(shí)量遇到挑戰(zhàn)。

色散延時(shí)通過改變光波長來實(shí)現(xiàn)各通道相對(duì)延時(shí)量的變化，由于介質(zhì)存在色散效應(yīng)，即使在相同的色散介質(zhì)中，不同波長的光對(duì)應(yīng)的延時(shí)量也不同。該方案實(shí)現(xiàn)簡單，設(shè)備少，對(duì)光色散介質(zhì)加工誤差的容忍度高。通過機(jī)械測(cè)量即可將光纖長度的誤差控制在0.1m以下，各通道間的最大延時(shí)差不超過0.04ps。

色散介質(zhì)存在非線性效應(yīng)，傳統(tǒng)的等間隔波長會(huì)引起光波束畸變。如果分析色散延時(shí)的線性和非線性因素，將傳統(tǒng)的等間隔光波長按照新方法調(diào)整控制，使其輸出的波長陣列呈非等間隔分布，就能夠抑制色散的非線性效應(yīng)，改善畸變問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提出了一種基于溫控的色散延時(shí)光波束修正方法，控制激光器溫度，改變激光器陣列波長分布，不再遵循傳統(tǒng)技術(shù)的等間隔分布，其間隔呈現(xiàn)非線性變化的規(guī)律，抑制色散的非線性效應(yīng)，改善傳統(tǒng)色散方案的光波束形成的畸變問題，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案。

采用數(shù)個(gè)電光變換通道連接天線單元或子陣，接收微波信號(hào)，每個(gè)通道對(duì)應(yīng)一個(gè)天線單元或一個(gè)子陣，經(jīng)電光變換，各通道將不同波長的微波信號(hào)加載至光信號(hào)，采用合波器件將不同波長的光信號(hào)合成一路光信號(hào)，采用數(shù)個(gè)光開關(guān)組成色散延時(shí)陣列，接收光信號(hào)，不同波長的光信號(hào)產(chǎn)生不同的延時(shí)差和漸變的相位差，分別控制每個(gè)光開關(guān)，調(diào)整各通道對(duì)應(yīng)的光信號(hào)之間的延時(shí)差和相位差，減少非線性畸變，形成特定指向的波束。

進(jìn)一步的，利用波長間隔非線性變化與色散系數(shù)非線性變化趨勢(shì)相反的特性，通過溫控的方式調(diào)整激光器的波長，使激光器陣列的波長間隔與色散介質(zhì)的非線性趨勢(shì)相反，抵消色散延時(shí)造成的非線性畸變，使各通道的相對(duì)色散量保持線性關(guān)系。

具體的，設(shè)波長間隔Δλ的兩個(gè)光波長在長度L、色散系數(shù)D(λ)的介質(zhì)中產(chǎn)生的相對(duì)延時(shí)量Δτ＝D(λ)×L×Δλ，其中D(λ)包含線性項(xiàng)和非線性項(xiàng)，設(shè)波長λ的色散斜率S與色散系數(shù)之比RDS＝S/D是相對(duì)色散斜率，設(shè)基準(zhǔn)波長的色散系數(shù)是D₀，則D(λ)＝D₀(1+RDS*Δλ)，設(shè)光速c和通道間隔d，則波束指向θ與通道之間的延時(shí)差sinθ＝Δτ×c/d，用sinθ＝D₀(1+RDS×Δλ)×L×Δλ×c/d描述波束指向與色散系數(shù)的關(guān)系。

雖然色散系數(shù)隨波長變化有微小變化，但是在一定波段范圍內(nèi)，相對(duì)色散斜率RDS基本保持不變，可以忽略更高階的非線性色散量。