CN111431616A - 一种可调谐真延时的装置及调节方法 - Google Patents

一种可调谐真延时的装置及调节方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种可调谐真延时的装置，包含多波长光源系统、光调制器、微环谐振器与光电探测器；多波长光源系统的输出经光调制器的调制后输入到微环谐振器；所述多波长光源系统发送和/或传递具有不同波长的载波光信号，各载波光信号的频率分别处于微环谐振器的不同谐振峰处或谐振峰频率的确定间隔点；所述光调制器将微波信号调制到各波长的载波光信号上；所述微环谐振器的下载端与光电探测器的输入端光路连接，以便信号的提取还原。本发明避免了微环数量增加带来的尺寸增大、损耗增加等问题。

Description

一种可调谐真延时的装置及调节方法
技术领域
本发明涉及一种基于单微环的可调谐真延时的装置及调节方法。
背景技术
传统的电控相控阵利用电移相器控制波束形成，其受限于电移相器的性能，存在着波束倾斜等问题。真延时技术利用光延时线取代电移相器实现波束形成，能够有效地解决波束倾斜等问题，同时具有体积小、重量轻和抗电磁干扰能力强等优点。真延时技术的实现方法可以总结为：先将微波信号通过电光调制器调制到光信号上，然后将调制后的光信号输入到光延时单元，最后经过光电探测器转换成延时后的电信号，其通过延时单元来调整信号的真延时。
目前真延时技术主要有以下几种实现方法。
一种方法是改变介质长度的方法。传统的真延时装置利用一段长度的光纤作为延时单元，通过光开关来选择不同长度的光纤路径，从而获得不同的延时量。但是该方案存在着体积较大、可调谐性差、易受环境干扰等问题，很难应用于实际系统。作为改进，真延时装置利用片上波导来替代光纤实现延时，通过片上光开关来选择不同长度的波导路径，从而获得不同的延时量，能够很好地解决体积较大、易受环境干扰等问题，但仍然存在着片上面积较大、延时量调节不连续等缺点。
另一种方法是改变介质色散的方法。通过改变介质在工作波长处的群折射率，可以改变光脉冲在介质中传播的群速度。这种方法不仅能够使得光脉冲传播的群速度小于真空中的光速，即慢光效应，也可以使得光脉冲传播的群速度速度大于真空中的光速，即快光效应。改变介质色散的光子结构有光学谐振腔、啁啾光栅以及光子晶体等，其中微环谐振器由于其结构简单、便于控制等优点，成为较常用的真延时装置的延时单元。利用微环谐振器作为延时单元，能够获得连续可调的真延时。由于单个微环的延时量有限，传统的基于单微环和单载波的真延时装置的延时量调节范围受限。常用的改进方法是通过多个微环串联或者并联来获得更高的延时量，但存在着损耗增大、尺寸增大以及调节困难等问题。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种可调谐真延时的装置，采用多波长光源系统和单个微环谐振器的方案，通过调节多波长光源系统的各个光波长与微环谐振峰的间隔，可以得到更大的真延时调谐范围。
本发明提出的一种可调谐真延时的装置，包含多波长光源系统、光调制器、微环谐振器与光电探测器；多波长光源系统的输出经光调制器的调制后输入到微环谐振器；所述多波长光源系统发送和/或传递具有不同波长的载波光信号，各载波光信号的频率分别处于微环谐振器的不同谐振峰处或谐振峰频率的确定间隔点；所述光调制器将微波信号调制到各波长的载波光信号上；所述微环谐振器的下载端与光电探测器的输入端光路连接，以便信号的提取还原。
进一步的，所述多波长光源系统可选择发送和/或传递不同数量的载波光信号，且载波光信号的频率或波长可调节选择。
进一步的，所述多波长系统还包含波分复用器，波分复用器至少与两路不同波长的光源输出光路链接，以将不同光路的光合路输出。
进一步的，所述微环谐振器的自由光谱程大于光电探测器的响应带宽。
进一步的，所述微环谐振器为SOI芯片或氮化硅芯片上集成。
进一步的，所述光调制器包含光的强度调制器和/或相位调制器。
进一步的，所述光调制器调制产生单边带信号。
进一步的，所述光调制器通过光滤波器输出信号；所述光滤波器用于滤除光信号的一个边带以得到单边带信号。
本发明还提出了一种可调谐真延时的调节方法，基于如上所述的一种可调谐真延时的装置，通过调节多波长光源系统的不同波长光与微环谐振器的谐振峰间隔，实现快慢光效应的切换，获得更大真延时调谐范围。
相比基于单微环和单波长光源的现有真延时装置，本发明利用快慢光效应实现了更大范围的延时量调节，增大了可调谐范围；与另一种基于多个微环和单波长光源的真延时装置相比，避免了微环数量增加带来的尺寸增大、损耗增加等问题。
附图说明
附图1为实施例1的结构原理示意图。
附图2为微环谐振器下载端响应-多载波单边带调制-信号叠加示意图。
附图3为两个载波在与微环不同谐振峰频率间隔的信号叠加示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。
实施例1
本实施例提供的一种可调谐真延时的装置，包含多波长光源系统、光调制器、微环谐振器与光电探测器；所述多波长光源系统可选择发送和/或传递不同数量的载波光信号，且载波光信号的频率或波长可调节选择；本实施例中，多波长光源系统如图1所示，包含多个激光器1与波分复用器2，各个激光器1能够产生C波段内的不同波长的光信号，且发射的激光通过光纤连接形成的不同光路在波分复用器2合路后，输出至单边带调制器3；多波长光源系统产生的光信号可以表示为：
Figure BDA0002433988940000031
其中，An表示各个载波光信号的幅度，ωcn表示各个载波光信号的角频率，其对应的cn角标表示不同的载波信号，t为时间因子。
所述光调制器3将微波信号A调制到各波长的载波光信号上，光调制器3的输出与微环谐振器4的输入光路连接；由此，多波长光源系统的输出经光调制器的调制后输入到微环谐振器；所述多波长光源系统发送和/或传递具有不同波长的载波光信号，各载波光信号的频率分别处于微环谐振器4的不同谐振峰频率的确定间隔点；所述微环谐振器4的下载端与光电探测器5的输入端光路连接，以便信号的提取还原，并输出真延时微波信号B。除片上的微环谐振器需要用光纤—芯片—光纤的耦合方式外，其他光子组件间通过光纤连接。
本实施例中，所述微环谐振器为SOI芯片或氮化硅芯片上集成，其自由光谱程大于光电探测器的响应带宽，光信号通过垂直耦合或水平耦合从光纤输入到片上微环谐振器中，再从微环谐振器的下载端输出到光纤中。
本实施例中，光调制器为单边带调制器，单边带调制器为双驱动强度调制器调制90度相位差的微波信号，或强度调制器/相位调制器后连接光滤波器滤除一个边带，以得到单边带调制后的光信号。
多波长光源系统输出的每个波长的光信号都作为载波进行单边带调制，每个波长的载波所对应的单边带对准微环谐振器的不同谐振峰处。
单边带调制器将微波信号调制到每一个波长的光信号上，每个波长的光信号作为载波产生对应的单边带信号。在小信号调制下，调制后的光信号仅含有N个光载波和N个正一阶边带，可以表示为：
Figure BDA0002433988940000032
其中，Jn(γ)是n阶贝塞尔函数的系数，ωm表示调制信号的角频率。
由于各波长光信号均经过单边带调制，对应每个波长的载波光信号均能产生一个单边带，通过后续的光电转换可以将单边带光信号的幅度、延时等信息直接映射到生成的微波信号上。经过单边带调制后的光信号通入到微环谐振器中，调整每根载波与微环谐振峰处的间隔(每根载波对应到微环不同的谐振峰处)，经过微环后从微环的下载端输出，可以表示为：
Figure BDA0002433988940000041
其中，H(ω)为微环的幅度响应，
Figure BDA0002433988940000042
为微环的相位响应。
经过光电探测器，光信号转换为电信号，转换得到的电信号可以表示为：
Figure BDA0002433988940000043
根据矢量和叠加原理，多个电信号能够合成一个最终的电信号。为方便表示，先假设N＝2，可以表示为：
Figure BDA0002433988940000044
式中，Bn＝RAnAn *J0(γ)J1(γ)H*(ωc)为电信号简写的幅度项，
Figure BDA0002433988940000045
为电信号简写的相位项，ψ为两个电信号的相位差，H(ω)和H(ω′)为两个电信号对应的H(ωc+ωm)的简写形式。
两个电信号合成的电信号可以用Esin(ωt+φ)表示，其中的幅度项和相位项为：
Figure BDA0002433988940000046
对于N个电信号的合成，可以先将其中任意两个电信号根据矢量和公式进行合成，再将合成的电信号与第三个电信号进行合成，以此类推，可以求得最终电信号的幅度和相位。调整每个载波与微环不同谐振峰的频率间隔，最终获得的多个电信号响应的中心频率也不同，通过矢量和叠加出最后的电信号真延时也会随每个载波和微环不同谐振峰的频率间隔改变而改变。附图2中，Fc为微环谐振器的下载响应图，Fm为多载波单边带调制图，拍频多个电信号矢量和叠加的频率-群延时示意图，另参见图3。如图3所示，当每组载波与对应微环谐振峰的频率间隔fm1、fm2、…、fmn基本相等时，拼接得到的群延时在工作频率处约等于单载波产生的群延时，此时为慢光效应；增大每组载波与对应微环谐振峰的频率间隔fm1、fm2、…、fmn间的差值，拼接得到的群延时在工作频率处接近于零；进一步增大每组载波与对应微环谐振峰的频率间隔fm1、fm2、…、fmn间的差值，拼接得到的群延时在工作频率处为负值，此时为快光效应。通过调节多波长光源中每组载波光信号的波长或者微环谐振的频率峰，可以实现频率间隔fm1、fm2、…、fmn间的差值调节，获得从快光到慢光效应的切换，且能在这一真延时范围连续调谐。综上，本实施例提出了一种可调谐真延时的调节方法，基于上述可调谐真延时的装置，调节多波长光源系统的不同波长光与微环谐振器的谐振峰间隔，实现快慢光效应的切换,获得了更大真延时调谐范围。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种可调谐真延时的装置，其特征在于：包含多波长光源系统、光调制器、微环谐振器与光电探测器；多波长光源系统的输出经光调制器的调制后输入到微环谐振器；所述多波长光源系统发送和/或传递具有不同波长的载波光信号，各载波光信号的频率分别处于微环谐振器的不同谐振峰处或谐振峰频率的确定间隔点；所述光调制器将微波信号调制到各波长的载波光信号上；所述微环谐振器的下载端与光电探测器的输入端光路连接，以便信号的提取还原。
2.如权利要求1所述的一种可调谐真延时的装置，其特征在于：所述多波长光源系统可选择发送和/或传递不同数量的载波光信号，且载波光信号的频率或波长可调节选择。
3.如权利要求2所述的一种可调谐真延时的装置，其特征在于：所述多波长光源系统包含多个激光器，且各个激光器发出激光的波长不同。
4.如权利要求2所述的一种可调谐真延时的装置，其特征在于：所述多波长光源系统还包含波分复用器，波分复用器至少与两路不同波长的光源输出光路连接，以将不同光路的光合路输出。
5.如权利要求1所述的一种可调谐真延时的装置，其特征在于：所述微环谐振器的自由光谱程大于光电探测器的响应带宽。
6.如权利要求1所述的一种可调谐真延时的装置，其特征在于：所述微环谐振器为SOI芯片或氮化硅芯片上集成。
7.如权利要求1所述的一种可调谐真延时的装置，其特征在于：所述光调制器包含光的强度调制器和/或相位调制器。
8.如权利要求7所述的一种可调谐真延时的装置，其特征在于：所述光调制器调制产生单边带信号。
9.如权利要求7所述的一种可调谐真延时的装置，其特征在于：所述光调制器通过光滤波器输出信号；所述光滤波器用于滤除光信号的一个边带以得到单边带信号。
10.一种可调谐真延时的调节方法，其特征在于：基于权利要求1至9任一项所述的一种可调谐真延时的装置，通过调节多波长光源系统的不同波长光与微环谐振器的不同谐振峰间隔，从而加大真延时的调谐范围。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114279569A (zh) * 2021-11-17 2022-04-05 中山大学 多载波跟踪探测光干涉型传感器光谱的反馈控制方法
CN114665967A (zh) * 2020-12-23 2022-06-24 中国科学院半导体研究所 基于波分复用的片上光电收发引擎

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105842781A (zh) * 2016-04-01 2016-08-10 中国电子科技集团公司第三十八研究所 基于集成光波导的大范围连续可调延时线器件
WO2017180736A1 (en) * 2016-04-12 2017-10-19 Massachusetts Institute Of Technology Apparatus and methods for locked quantum communication using photonic integrated circuits
US20180323364A1 (en) * 2017-05-05 2018-11-08 International Business Machines Corporation Isolator based on nondegenerate three-waving mixing josephson devices
CN108845390A (zh) * 2018-07-02 2018-11-20 南京航空航天大学 反射型微环谐振器、多波长光延时器、光子波束成形芯片
CN110365413A (zh) * 2019-07-03 2019-10-22 北京迈微时代科技有限公司 一种基于相干光频梳的光载射频波束赋形系统
CN110501779A (zh) * 2019-08-26 2019-11-26 南京航空航天大学 微环延时矩阵及微波光子集成多波束相控阵芯片、系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105842781A (zh) * 2016-04-01 2016-08-10 中国电子科技集团公司第三十八研究所 基于集成光波导的大范围连续可调延时线器件
WO2017180736A1 (en) * 2016-04-12 2017-10-19 Massachusetts Institute Of Technology Apparatus and methods for locked quantum communication using photonic integrated circuits
US20180323364A1 (en) * 2017-05-05 2018-11-08 International Business Machines Corporation Isolator based on nondegenerate three-waving mixing josephson devices
CN108845390A (zh) * 2018-07-02 2018-11-20 南京航空航天大学 反射型微环谐振器、多波长光延时器、光子波束成形芯片
CN110365413A (zh) * 2019-07-03 2019-10-22 北京迈微时代科技有限公司 一种基于相干光频梳的光载射频波束赋形系统
CN110501779A (zh) * 2019-08-26 2019-11-26 南京航空航天大学 微环延时矩阵及微波光子集成多波束相控阵芯片、系统

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114665967A (zh) * 2020-12-23 2022-06-24 中国科学院半导体研究所 基于波分复用的片上光电收发引擎
CN114665967B (zh) * 2020-12-23 2023-10-13 中国科学院半导体研究所 基于波分复用的片上光电收发引擎
CN114279569A (zh) * 2021-11-17 2022-04-05 中山大学 多载波跟踪探测光干涉型传感器光谱的反馈控制方法
CN114279569B (zh) * 2021-11-17 2023-10-03 中山大学 多载波跟踪探测光干涉型传感器光谱的反馈控制方法

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