[发明专利]一种高精度N-bit可调光延时器

摘要

本发明提供了一种高精度N‑bit可调光延时器，主要由光开关芯片、准直透镜阵列、自由空间延时模块、输入输出光纤pigtail、底座组成。其中光开关芯片为多个光开关单元的阵列集成，自由空间延时模块实现多级延时单元的一体化，通过透镜阵列实现两者的高效耦合，最终可实现ps级步长，10‑bit以上的可调光延时器。本发明具有延时精度高、带宽大、体积小、重量轻、易于工艺实现等优点，非常适合光控相控阵雷达系统，特别是机载、星载雷达等领域的应用。

主权项

1.一种高精度N‑bit(N≥1)可调光延时器，主要由光开关芯片、自由空间光延时模块、透镜阵列、输入/输出光纤Pigtail、底座组成，其特征在于：a)所述N‑bit可调光延时器包含N级可调光延时单元，每个光延时单元包含2个光延时回路，2个光延时回路的光程差即构成该光延时单元的可调光延时长度。所述N个可调光延时单元的光程差满足20ΔL、21ΔL……2N‑1ΔL关系，其中ΔL表示可调光延时步长。b)所述光开关芯片包括N+1个光开关单元，N+1个光开关单元由上至下并列排布，其中与输入光纤相耦合连接的为第1个光开关单元，与输出光纤相耦合连接的为第N+1个光开关单元，所述第1个光开关单元为2×2或1×2光开关，所述第N+1个光开关单元为2×2或2×1光开关，其余N‑1个光开关单元均为2×2光开关。c)所述2×2光开关包括2个输入端和2个输出端，分别为上路输入端、下路输入端、上路输出端、下路输出端，1×2光开关包括1个输入端和2个输出端，其中2个输出端分别为上路输出端、下路输出端，2×1光开关包括2个输入端和1个输出端，其中2个输入端分别为上路输入端、下路输入端。所述上路指2个输入端或输出端中靠近上侧的端口，下路指2个输入端或输出端中靠近下侧的端口。d)所述第i级(1≤i≤N)可调光延时单元的2个光延时回路，其回路构造方式是，其中一个光延时回路中的光信号经第i个光开关单元的某个输出端输出，通过透镜耦合至自由空间，经过自由空间光延时模块的反射镜实现光路反折，再通过透镜耦合至第i+1个光开关单元的某个输入端，另一个光延时回路中的光信号从第i个光开关的另一个输出端输出，通过自由空间光延时模块中光路反折后耦合输入至第i+1个光开关的另一个输入端。e)所述自由空间光延时由两部分光延时模块组成，分别置于光开关芯片的两侧，各级光延时单元间插设置于两部分延时模块中。f)所述光延时模块由一系列反射镜与衬底材料构成，通过反射镜排布设计实现各级可调光延时长度。g)所述的光开关芯片光输入/输出波导与自由空间光延时模块，两者通过透镜阵列进行耦合。h)所述光开关芯片、自由空间光延时模块、透镜阵列、输入/输出光纤Pigtail等部件，通过所述的底座机械结构来实现彼此间最佳耦合及相对位置固定。