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北京錦坤科技有限公司
主營產(chǎn)品： 射頻光纖傳輸模塊-微波光纖傳輸模塊-RF over Fiber-微波光纖延遲線-雷達(dá)目標(biāo)模似器 |
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2013-3-29 閱讀(4001)
摘要對目前l(fā)F成為研究熱點(diǎn)的光纖延遲線（FDL）進(jìn)行了原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的分析，總結(jié)了光纖延遲線的分類．對光纖延遲線的3個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域作了詳細(xì)的跟蹤研究。在光纖傳感與光學(xué)測量領(lǐng)域。分析了激光器線寬測試系統(tǒng)、晶體雙折射參數(shù)測量系統(tǒng)、光相干層析成像（（）CT）測鍍系統(tǒng)及光相關(guān)光譜術(shù)（（）cs）測量系統(tǒng)。指出了光纖延遲線在這蝗系統(tǒng)中的乇要作用及參數(shù)設(shè)置；在光纖通信領(lǐng)域。從原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上重點(diǎn)分析了高速脈沖串發(fā)生器、光緩存器及光編／解碼器。指出了目前存在的問題；在微波光子學(xué)領(lǐng)域，詳細(xì)分析了多頻光振蕩器、微波光纖延遲線、光A／D轉(zhuǎn)換器及光信號(hào)相關(guān)處理器。指出r關(guān)于光纖延遲線技術(shù)的研究方向主要是提高延時(shí)精度、實(shí)現(xiàn)連續(xù)町調(diào)、減小插入損耗和提高一L程可靠性。解決這峰問題是光纖延遲線實(shí)用化的關(guān)鍵所在。
關(guān)鍵詞光纖器件；光纖延遲線；光纖傳感器；光緩存器；微波信號(hào)光處理
中圖分類號(hào)TN253 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A doi：10．3788／CJL20093609．2234
Development of Application Research on Fiber Delay Lines
Abstract The principle and configuration characteristics of fiber delay lines（FDL）are analyzed。which are becoming research hotspots．Categories of fiber delay lines are concluded and three important application fields of fiber delay lines are tailed after particularly．At first·in fiber sensing and optical measurement field，the paper analyzes laser line—width measurement system，crystalloid birefringence measurement system，optical coherence tomography（OCT）measurement system and optical correlation spectroscopy（OCS）measurement system．The
primary function and parameter setting of fiber delay lines in these systems are pointed out．Secondly，it analyzes the principles and system configurations of high—speed pulse code generator。hybrid optical buffer and optical encoder／decoder in optical communication field．including some essential problems．Thirdly。in detail。it analyzes multi—tone photonic oscillator，microwave fiber delay line。optical A／D converter and optical signal correlation processor in microwave photonics field．At last the paper proposes that the research directions of fiber delay lines are improving delay time precision，realiziog delay time regulation continuously，reducing insert loss and improving engineering
reliability．Overcoming these problems is the key for wide application of fiber delay lines．
Key words optical fiber devices；fiber delay line）fiber sensor）optical buffer）optical processing of microwave signals
1 引言
自從光纖技術(shù)發(fā)明以來，各種光纖器件的研究和應(yīng)用層出不窮。作為新型信號(hào)處理器件的光纖延遲線（FDL）已經(jīng)從zui初簡單的一段光纖，發(fā)展到現(xiàn)階段具有多種復(fù)雜結(jié)構(gòu)的獨(dú)立器件，成為光信息處理技術(shù)中的關(guān)鍵器件之一，具有多種信號(hào)處理功能，如在光纖傳感與光學(xué)測鼉系統(tǒng)中參與實(shí)現(xiàn)測量信號(hào)的采集與傳輸、在光纖通信系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)信號(hào)的編碼與緩存、在光控相控陣天線系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)微波信號(hào)的相位分配與控制、雷達(dá)回波信號(hào)的相關(guān)除噪等。相比傳統(tǒng)的延遲線（如電纜延遲線、石英延遲線等），光纖延遲線具有工作頻率高、帶寬大、損耗低、結(jié)構(gòu)簡單、易實(shí)現(xiàn)多位延遲、抗電磁干擾能力強(qiáng)、保密性好、重量輕及性價(jià)比高等特點(diǎn)，應(yīng)用前景廣闊。
2光纖延遲線的原理與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
光纖延遲線的工作原理很簡單：如果不考慮色散，當(dāng)光脈沖信號(hào)在光纖中以群速度‰傳播時(shí)，脈沖時(shí)間延遲的長短盤正比于光纖的長度L，即
由于光纖延遲線的重要作用，許多文獻(xiàn)中都明確提出了“光纖延遲線”這樣的器件名稱，根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用系統(tǒng)的不同，它們具有多種不同的結(jié)構(gòu)[1-3]如果從結(jié)構(gòu)上對光纖延遲線進(jìn)行分類，可概括為兩大類：1）簡單同定延時(shí)光纖延遲線，包括：單光纖型、環(huán)形耦合型、抽頭型及光纖布拉格光柵（FBG）型等；2）復(fù)雜可編程延時(shí)光纖延遲線陣列，包括：前向型（又分為并聯(lián)和串聯(lián)兩種形式）、反饋型及混合型。復(fù)雜可編程延時(shí)光纖延遲線陣列是建立在以簡單固定延時(shí)光纖延遲線作為基本延時(shí)單元的基礎(chǔ)上的。
光纖延遲線zui基本的應(yīng)用是作為延時(shí)單元，根據(jù)不同應(yīng)用系統(tǒng)的需求可在基本延時(shí)單元的基礎(chǔ)上組成不同結(jié)構(gòu)形式的光纖延遲線器件，從而實(shí)現(xiàn)多種不同的具體功能。這些應(yīng)用主要有：傳光型光纖傳感器、光編／解碼器、光緩存器、光相關(guān)器、光A／D轉(zhuǎn)換器以及光濾波器等。從目前的研究熱點(diǎn)來看，光纖延遲線zui活躍的應(yīng)用研究主要集中在光纖傳感與光學(xué)測量、光纖通信、微波光子學(xué)等領(lǐng)域。其中，在微波方面的應(yīng)用于1976年由Kalman Wilner提出，在光纖通信方面的應(yīng)用于1978年由Marom E提出，在線寬測量方面的延時(shí)外差法應(yīng)用是在1980年由Okoshi .T提出。應(yīng)用在光纖傳感與光學(xué)測量領(lǐng)域的光纖延遲線主要作用是實(shí)現(xiàn)光程的匹配，構(gòu)成傳光型光纖傳感器，如果采用控制的光纖延遲線陣列，則可以通過切換實(shí)現(xiàn)變量程測量。應(yīng)用在光纖通信領(lǐng)域尤其是各種復(fù)用技術(shù)和光分組交換網(wǎng)中的光纖延遲線目前也是研究重點(diǎn)，例如用光纖延遲線組成光緩存器和光編／解碼器等。光纖通信中光波往往是作為載波使用，因此在光信號(hào)傳輸之前需要將用戶信息調(diào)制到光載波上。微波光子學(xué)是微波技術(shù)和光子技術(shù)相融合的一個(gè)嶄新的研究領(lǐng)域，其主要研究內(nèi)容包括：微波光纖傳輸鏈路、高速寬帶光子器件、光致電信號(hào)合成與控制等。應(yīng)用在微波光子學(xué)領(lǐng)域的光纖延遲線工作速率很高，一般在10 Gbit／s以上，對器件本身的穩(wěn)定性和町靠性要求更高。微波光子學(xué)研究的深入將會(huì)極大地促進(jìn)遠(yuǎn)程通信的發(fā)展。隨著高速光電器件如高速外調(diào)制器、高速探測器和高速光開關(guān)等不斷成熟，微波光纖延遲線也將很快進(jìn)入實(shí)用階段。
3光纖傳感與光學(xué)測量領(lǐng)域
3．1激光器線寬測量
窄帶單頻（單縱模）激光光源在光通信、光纖傳感、相干檢測及光譜學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，測定線寬指標(biāo)是非常重要的工作口]。作為測量線寬的主要方法之一，采用光纖延遲線的零拍測量法，其原理如圖1所示。
