[发明专利]基于离散啁啾光纤光栅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啁啾光纤光栅的可调谐真延时实验装置及方法，可调谐激光器和固定波长激光器同时发出的光，经微波信号调制后，前后两次进入由均匀光纤光栅和线性啁啾光纤光栅组成的离散啁啾光纤光栅延时单元，完成两级延时，最终输出具有等延时差的四路电信号；同时，同步调谐可调谐激光器的输出波长和可调谐线性光纤光栅，可以实现延时差的变化。本发明可以实现四路信号的等延时差输出与微调谐，实时性好，虽然引入一路误差源，但通过巧妙地组合线性啁啾光纤光栅，系统可以忽略此误差源，同时，简化了实验装置，降低了成本。

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，具体涉及基于离散啁啾光纤光栅的可调谐真延时实验装置及方法。

背景技术

在光纤通信技术中，光纤光栅是近年来崛起的一个新星，被认为是继掺饵光纤放大器之后的又一重大突破，对光纤通信技术的发展起到重要的推动作用。而在相控阵领域，以光纤光栅为核心的光纤延迟线可以为高性能雷达系统提供无偏斜、宽瞬时带宽的实时延迟波束控制。其重量轻、体积小，不易受电磁辐射的干扰，电噪声极低的优点非常适合机载或星载应用。

国内外学者对光纤光栅的研究主要集中在通过外加调谐，改变其反射特性，具体包括折射率、反射谱宽、啁啾系数和反射谱平移量。通过对光纤光栅的调谐间接地改变传输系统中不同通道间的延迟量，从而实现对光延迟系统的信号指向角的控制。调谐手段又包括温度调谐、应力调谐、磁力调谐等。建立和完善以光纤光栅为核心的光纤延迟线系统，成为时下关注的热点。

南洋理工大学Pham Q. Thai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。然而该系统引入多路误差，而且调谐精度低。

发明内容

本发明的目的在于提供基于离散啁啾光纤光栅的可调谐真延时实验装置及方法，可以实现四路信号的等延时差输出与微调谐，实时性好，虽然引入一路误差源，但通过巧妙地组合线性啁啾光纤光栅，可以忽略此误差源，同时，简化了实验装置，降低了成本。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于离散啁啾光纤光栅的可调谐真延时实验装置，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、信号发生器、电光调制器、第一延迟线单元、第二延迟线单元、第三延迟线单元、分光器、四个光电探测器。

可调谐激光器和固定波长激光器的输出端分别接第一波分复用器的两波分端口，第一波分复用器的复用端口接电光调制器，信号发生器接电光调制器的信号输入端，电光调制器的输出端接第一延迟线单元，第一延迟线单元接入分光器，分光器的两输出端分别接第二延迟线单元和第三延迟线单元，第二延迟线单元接第二波分复用器的输入端，第二波分复用器的两个输出端分别接两个光电探测器，第三延迟线单元接第三波分复用器的输入端，第三波分复用器的两个输出端分别接两个光电探测器。

所述第一延迟线单元包括第一光环形器、第一均匀光纤光栅和第一线性啁啾光纤光栅，电光调制器的输出端接第一光环行器的1端口，第一光环行器的2端口依次串联第一均匀光纤光栅和第一线性啁啾光纤光栅，第一光环行器的3端口接分光器的输入端。

所述第二延迟线单元包括第二光环形器、第二均匀光纤光栅和第二线性啁啾光纤光栅，分光器的输出端接第二光环行器的1端口，第二光环行器的2端口依次串联第二均匀光纤光栅和第二线性啁啾光纤光栅，第二光环行器的3端口接第二波分复用器的输入端。

所述第三延迟线单元包括第三光环形器、第三线性啁啾光纤光栅和第四线性啁啾光纤光栅，分光器的输出端接第三光环行器的1端口，第三光环行器的2端口依次串联第三线性啁啾光纤光栅和第四线性啁啾光纤光栅，第三光环行器的3端口接第三波分复用器的输入端。