[发明专利]基于离散LCFBG和光纤反射镜的可调谐真延时实验装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于离散LCFBG和光纤反射镜的可调谐真延时实验装置及方法。激光器发出的光源经由波分复用器后，被微波信号调制，然后经过由光纤反射镜构成的波分复用单元，完成第一级光延时；延迟后的信号被分光器分为两路，分别经过波分复用和离散啁啾光纤光栅单元，实现第二级延时，最终输出具有等延时差的四路信号，并在此基础上进行延时差的微调谐。本发明可以实现延迟系统的等延时差输出与调谐，精度高，同时，不受空间限制，抗干扰能力强，结构简单，重量轻，可封装性好。

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，具体涉及一种基于离散LCFBG和光纤反射镜的可调谐真延时实验装置及方法。

背景技术

雷达作为军事武器系统和电子系统的探测和跟踪目标，不仅要求分辨率高、反应速度快，而且要做到抗干扰、同时监测多个目标。相控阵天线可以实现无物理运动转向的信号波束控制，有效的提高了波束扫描的自适应性，在雷达研究中脱颖而出。

光纤材料延迟技术和相控阵技术的结合，就是光控相控阵技术。光纤材料本身体积小、重量轻、带宽大、损耗低和抗电磁干扰能力强，成为光控相控阵雷达研究的主要推动因素。同时，光控相控阵技术解决了传统相控阵的波束偏斜和带宽受限的问题，受到了国内外学者的广泛关注。现有的光纤延迟线系统主要包括基于波长不变，路径变化的光纤型延迟线和基于路径基本不变，波长变化的色散型延迟线。建立和完善以光纤材料为核心的光纤延迟线系统，成为推动光控相控阵技术发展的热门话题。

南洋理工大学Pham Q. Thai等人在《Simplified Optical Dual BeamformerEmploying Multichannel Chirped Fiber Grating and Tunable Optical Delay Lines》中提出一种基于线性啁啾光纤光栅的可调谐延时系统。通过调谐激光器输出波长和可调谐延迟器件，实现两级延时，最终输出两组四路等延时差的信号。该系统过度依赖于可调激光器的波长输出，不能对某一路或者某几路信号进行单独的时延调谐。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于离散LCFBG（线性啁啾光纤光栅）和光纤反射镜的可调谐真延时实验装置及方法，通过对可调谐激光器、可调谐线性啁啾光纤光栅和PZT的同步调谐，实现四路等延时差信号的输出，并在此基础上进行实时微调谐，精度高，结构简单，重量轻，可封装性好。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于离散LCFBG和光纤反射镜的可调谐真延时实验装置，其特征在于：包括可调谐激光器、固定波长激光器、第一波分复用器、第二波分复用器、第三波分复用器、第四波分复用器、第五波分复用器、信号发生器、电光调制器、第一光环行器、第二光环行器、第三光环行器、第四光环形器、四个光纤反射镜、两个压电陶瓷（PZT）、分光器、第一线性啁啾光纤光栅、第二线性啁啾光纤光栅、第三线性啁啾光纤光栅、四个光电探测器；

可调谐激光器和固定波长激光器接第一波分复用器的波分端口，第一波分复用器的复用端口和信号发生器分别接入电光调制器的两个输入端，电光调制器的输出端接第一光环形器的1端口，第一光环形器的2端口接第二波分复用器的复用端口，第二波分复用器的两个波分端口分别接两个光纤反射镜，其中一个光纤反射镜的部分尾纤绕于PZT上，第一光环形器的3端口接分光器的输入端，分光器的两个输出端分别接第二光环形器、第三光环形器的1端口；第二光环形器的2端口接第三波分复用器的复用端口，第三波分复用器的两个波分端口分别接剩余两个光纤反射镜，其中一个光纤反射镜的部分尾纤绕于PZT上，第二光环形器的3端口接第四波分复用器的复用端口，第四波分复用器的两波分端口分别接两个光电探测器；另一方面，第三光环形器的2端口接由第一线性啁啾光纤光栅和第二线性啁啾光纤光栅依次串联而成的离散啁啾光纤光栅单元，第三光环形器的3端口接第五波分复用器的复用端口，第五波分复用器的一波分端口直接接光电探测器，另一波分端口接第四光环行器的1端口，第四光环行器的2端口接由第三线性啁啾光纤光栅，第四光环行器的3端口光电探测器。