通过合理操控16个光开关阵列中信号延时途径未通过的8个光开关，使串扰信号不通过主信道，直接输出到未运用的输出端口的办法，能够到达有用进步可变光纤推迟线延时精度的意图。
1 导言
当今，推迟线现已广泛运用于信号处理、雷达和电子对抗等范畴，比方，信号处理需求的单元推迟设备便是一种存储器，动方针显现(MIT)中必须有推迟线——又一种存储器，电子对抗中需求把信号存储必定时刻再进行处理，如把承受对方的雷达信号推迟必定的时刻再发出去，就完成了诈骗式搅扰。在咱们最关怀的通讯和军事运用方面，传统的金属波导和同轴电缆因为在体积、分量、抗电磁搅扰才能、串扰及损耗等方面有许多缺乏，现已无法满意实践运用的需求，而以光纤作为传输介质具有质量轻、物理尺度小、机械灵活性好、抗电磁搅扰(EMI)和电磁脉冲搅扰(EMP)才能强且几乎没有损耗等固有的长处，因而以光纤和波导构成的光纤推迟线在雷达和电子对抗中，就具有了更广泛的运用远景[1]。而在推迟线的实践运用傍边，常常依据状况的不同，对信号有不同的延时时刻长短的需求。这样，单一、固定的推迟线就不能满意这种要求。基于此，能够运用光开关来挑选延时光纤的长短的办法来得到可变的光纤推迟线。
2 光纤推迟线的原理
图1为光纤推迟线单元示意图。射频电信号输入激光二极管(LD)，LD将输入射频电信号变换成该信号调制的光信号，通过光接头耦合进光纤。光电检测器(PD)将射频调制的光信号再变换为本来的射频电信号。输出的射频电信号的频谱彻底和输入射频电信号的频谱相同，仅仅用光纤作为介质推迟了一段时刻，也便是说，射频信号瞬时存储在光纤推迟线单元中，存储的时刻的长短与光纤的长度成正比，这便是光纤推迟线的原理。
当光波在光纤中以速度v传达的时分，延时的长短正比于光纤的长度L，那么特定长度L的光纤产生的时延能够表明为：
上式中， n为波长为 λ的光波在光纤中的折射率，c为光波在自由空间中的传达速度。由△t的表达式，咱们能够看出，延时时刻的长短是与光纤长度L成正比例的，只要能改动光纤的长度，或许通过光波导开关挑选不同长度的光纤，就能完成不同的延时时刻[2]。
3 6位可变双向延时单元规划
本文仿真核算的6位光波导延时单元，由操控LiNbO3衬底上的波导定向耦合器开关状况来挑选不同的延时途径，然后构成一种6位0~63τ共64种不一起延的可变双向延时单元。 体系如图2所示，延时单元由两块LiNbO3衬底构成，每块衬底上别离有两个4×4定向耦合器光开关，每一个定向耦合器由一个偏置电极和一个开关电极操控，通过对开关电极电压的操控来到达开关“开”或“关”的意图。
该体系作业在1.3微米波长，而且选用TM保偏光纤将4×4光开关连接起来，光纤长度精确地切开成能产生τ=240 ps延时光纤长度的整数倍，光纤长度差错操控在理论值±0.8 mm以内，在将光纤和衬底上开关波导耦合曾经，先丈量其消光比和长度。完成0~63τ中任何一种延时，光信号都只能通过仅有可挑选的途径，该途径需求对16个定向耦合器光开关中的8个进行“开”或“关”的装备，以完成所需求的延时[3～7]。延时途径、光纤长度与理论延时三者之间对应联系如表1所示。
光信号在6位延时单元中传输时，每个定向耦合器开关产生的串扰在该延时单元中会持续传输，有或许在后边的开关中又耦合到主信道中来，而这些串扰信号通过了一系列不同的波导或光纤，因而会产生不同的时延，这样就会引起延时单元输出端消光比的下降；一起，具有不同延时的串扰信号耦合到主信道中，也会在时域上使主信号脉冲展宽，脉冲极点产生偏移，然后下降延时的精度。咱们能够通过对光信号未通过的8个剩余的光开关进行“开”或“关”的挑选，来使串扰信号不通过主信道，从其他途径输出到剩余的没有运用的输出端口，这样就能够有用地添加的消光比，而且进步推迟单元延时的精度。
4 体系仿真与成果剖析
该6位可变光纤推迟线选用Virtual Photonics公司的光子传输组件 (Photonic Transmission Design Suite, PTDS)进行仿真核算，仿真模型如图3所示。
在本仿真体系中，选用1.3 µm波长，能量为1mW连续波激光器作为光源，高速M-Z铌酸锂调制器，10 GHz高斯脉冲信号作为调制信号，通过6位延时单元，最终将输出信号别离进行频域和时域剖析。咱们挑选通过“0”延时途径的光信号从延时单元输入到输出端之间的时刻差作为咱们的参考值，如图4中A所示。后边一切的延时τ～63τ都是相对于该“0”延时途径的相对时延，图4中B别离是相对于“0”延时途径通过8τ、16τ和48τ延时后得到的仿真图形。
从仿真图形和参数中也能够核算出，推迟单元的均匀插入损耗为-19.9 dB，其首要是由定向耦合器光开关的损耗和波导与光纤的耦合损耗引起。推迟单元的仿真值与希望的理论值之间均匀延时差错为12.8 ps，延时差错首要由光纤长度的切开精度、定向耦合器光开关的两臂不等长和串扰信号的反应耦合引起。延时光纤长度的切开精度和定向耦合器开关两臂的不等长与器材制造的工艺有关，而咱们能够选用操控未通过光信号的8个光开关的“开”、“关”状况，使串扰信号输出到未运用的输出端口的办法，来下降串扰信号对主信号的影响。
通过对主信号未通过的8个光开关的状况进行屡次组合，得到多组不同的仿真成果，咱们能够从成果中看到在主信号通过的途径中离信号的输出端口越近的光开关产生的串扰，对主信号的延时精度影响最大，因而在选用该办法的时分，咱们遵从优先使离输出端口越近的光开关产生的串扰输出到未运用端口的准则，即当前面和后边的光开关产生的串扰输出到未运用的端口途径呈现抵触的时分，咱们优先确保使后边的串扰信号不通过主信道，输出到未运用的端口（如表2，别离列出了在完成0τ、8τ、16τ和48τ延时的状况下，光开关对主信号和串扰信号的途径挑选）。
图5是光信号通过8τ延时途径，没有选用操控串扰信号输出到未运用的输出端口的办法和选用该种办法后得到的两组具有不同延时的曲线，从图上咱们能够看到，通过8τ延时途径的希望延时是1920 ps，改善后的延时值与希望延时之间的差错是6.1 ps，而初始延时与希望延时的差错是14.3 ps。因而，归纳τ～63τ共64种延时的数据，能够得出选用操控未通过光信号的8个光开关的“开”、“关”状况，使串扰信号输出到未运用的输出端口的办法，减小了串扰信号在时域上对主信号脉冲展宽，极点产生偏移的影响，均匀延时差错从本来的12.8 ps下降到了7.9 ps，，然后有用地进步了延时的精度。
5 结 束 语
本文在介绍了光纤推迟线原理和光纤推迟线相对与传统的电推迟线具有质量轻、物理尺度小、机械灵活性好、抗电磁搅扰和电磁脉冲搅扰才能强且几乎没有损耗等长处的基础上，对4个4×4光开关构成的6位光纤推迟线进行了理论剖析和体系仿真，得出了如下几点定论：
1) 本文仿真的6位光纤推迟线，能够通过对推迟单元中定向耦合器光开关的操控，挑选不同的延时途径，具有了0～63τ共64种双向可变延时的功用。
2) 提出通过操控16个光开关中未通过光信号的8个光开关，使串扰信号不通过主信道，直接输出到未运用的输出端口的办法，到达了添加延时精度的意图，均匀延时差错从12.8 ps下降为7.9 ps。
3) 仿真成果与理论剖析值符合较好，得到了此种6位光纤推迟线几样首要的参数，为将来进一步做实验性器材供给了充沛的理论基础。
