强激光与粒子束
2024, 36(1): 013005
中国空间技术研究院西安分院 空间天线技术研究所, 西安 710100
为了实现大波束指向范围和精细步进调节的光波束形成网络, 采用了基于光学色散实现光真延时的方法。通过光开关实现N路高色散光纤路径切换获得大步进等延时差,实现了波束指向的大范围和大步进调节; 通过调谐线性啁啾光纤光栅色散系数连续调谐获得小步进等延时差, 实现了波束指向的小范围和小步进调节。结果表明, 波束指向角度范围为-73.74°～+73.74°,切换步进为0.458°, 基于光学色散原理可以实现光波束形成网络的大波束指向范围和精细步进调节。这一结果对优化相控阵天线系统设计是有帮助的。
光电子学 光波束形成网络 光真延时 光学色散 波分复用 optoelectronics optical beamforming network optical true time delay optical dispersion wavelength division multiplexing
浙江大学 信息与电子工程学院, 杭州 310027
为了实现大规模2维相控阵天线的光学真时延系统, 采用基于硅基光子学的二进制硅基集成二进制光延迟线技术, 提出一种2维相控阵(N×N)真时延网络, 利用2维相控阵结构的对称性以及行延迟和列延迟的独立控制, 真时延网络的复杂度可以降低至(N-1)/2(N为奇数)或N/2(N为偶数)。理论分析了该时延控制方案和集成时延芯片的设计,以8×8的2维相控阵为例, 设计实现了包含4种硅基二进制时延线的真时延芯片, 测量了该芯片的时延量, 并针对测量的时延量仿真分析了2维相控阵天线的波束扫描特性。结果表明, 该真时延网络能够满足相控阵天线波束指向要求(角度误差小于0.5°);集成光学技术的采用减小系统的体积和成本。该研究为大规模2维相控阵天线的真时延网络实现提供了一种可行的方法。
集成光学 光学真时延 二进制时延线 相控阵天线 integrated optics optical true time-delay binary time-delay line phased array antenna
1 浙江大学光电科学与工程学院， 浙江 杭州 300027
2 中国计量大学光学与电子科技学院， 浙江 杭州 300027
设计并制作了一种全集成的基于波长路由的光真延时（OTTD）模块。该模块由两个相同的通道间隔为1.6 nm的16×16阵列波导光栅路由器（AWGR）与一组波导延时线阵级联而成。测试结果表明该模块性能优异，工作波长通道间串扰小于-27 dB，光纤端到端峰值波长的插入损耗约为12 dB。采用矢量网络分析仪测试得到延时线阵提供的光延时步长为(6.24±0.4) ps。该模块中两个阵列波导光栅路由器及延时线阵均被集成在一块硅基片之上，并且都由二氧化硅(SiO2)波导制作而成，整个器件尺寸为3.5 cm×3.5 cm。
光学器件 集成光器件 光真延时 光控相控阵雷达 阵列波导光栅路由器
1 中国电子科技集团公司第三十八研究所， 安徽 合肥 230088
2 中国科学院合肥物质科学研究院， 安徽 合肥 230031
光子化研究是相控阵雷达的发展趋势，光子晶体以其优异的集成度及光学特性在相控阵雷达光子化研究中具有广泛的应用前景。基于光子晶体波导慢光特性及热光调制原理，设计了应用于相控阵雷达波束形成网路的光实时延迟线。通过优化光子晶体慢光波导参数，所设计光子晶体光实时延迟线可实现延时量为0~36.69 ps的高精度调谐，得到23 GHz以上的延时带宽。通过优化实时延迟线群速度随温度的色散特性，温度每变化1 ℃，延时量变化量在0.36~1.57 ps/mm范围内。所提出的基于光子晶体波导的光实时延迟线，可实现延时量的高效、高精度调谐，相对于传统电域波束形成网络，具有集成度高、瞬时带宽大、调谐精度高等优点，为高频段宽带相控阵雷达波束形成网络的研发提供了理论基础。
材料 光子晶体 相控阵雷达 波束形成网络 光实时延迟线
1 空军预警学院, 湖北 武汉 430019
2 解放军94362部队, 山东 青岛 266111
利用脉冲调制雷达信号的间歇性工作特点，不同波长的激光与雷达信号进行时分调制。啁啾光纤光栅将已调制射频信号的一串光脉冲序列进行反射延时，不同波长的激光序列在不同位置反射后产生不同时延。对载波频率等于4 GHz的脉冲雷达信号进行实验测量，结果表明4个阵元的延时值与波束指向的理论延迟值一致，满足系统设计要求。
文字间用 号隔开空半格啁啾光纤光栅 时分延时 光实时延时 相控阵 波束形成 chirped fiber grating time division delay optical true time delay phased-array beamforming
给出了基于高速磁光开关的光实时延时技术的方案。研究了拓扑结构和磁光开关对光延时性能的影响。研制了5 bit,32位的光实时延时系统,并建立了光延时的测试平台,经测试,延时线延时精度优于3 ps。对光延时单元插损进行测试,结果显示:32态单元插损为0.12~0.88 dB,各态变化呈随机性。
光纤实时延时线 磁光开关 拓扑结构 插入损耗 optical true time delay line magneto-optic switch topology insertion loss
