[发明专利]形成微波光子光控波束的系统

说明书

本发明提供了一种形成微波光子光控波束的系统，包括：波长切换单元，对原始多波长激光加载控制信号，以及在时域上对所述原始多波长激光分割和拉伸，得到并输出时域上连续的多波长光载波；波长扫描范围控制单元，对所述时域上连续的多波长光载波进行滤波整形，得到并输出所述多波长光载波的整形光；通道光延时网络单元，对所述整形光加载一路原始雷达信号，得到并延时光载雷达信号，还原并输出不同相位的多路原始雷达信号。通过本发明，能够对波束快速扫描，波束指向角灵活切换，利用色散介质光谱时域拉伸特性，实现超快波长切换，获得超快波束扫描。此外，通过控制带宽可调谐滤波器的中心频率和带宽，波束扫描角度可以灵活调节。

技术领域

本发明属于微波光子学领域，具体涉及一种形成微波光子光控波束的系统。

背景技术

当前，信息的高度发达对相控阵天线的性能提出了更高的要求，例如高分辨率、高精度测距、波束快速扫描以及恶劣环境下工作等，这些要求天线具有较大的工作调谐带宽、瞬时信号带宽以及较快的波束扫描速度。

光控相控阵波束形成是一种采用实时延时线代替电移相器使阵元之间的相位差变成时间差，避免了波束斜视的出现。具有体积小、质量轻、损耗小、延迟时间长及抗电磁干扰等优点。现在，世界各国的研究团队已经提出了很多实现光控相控阵波束形成的方案，其中大部分是基于光拓扑结构的光开关、高色散光纤延时线、光纤光栅以及集成光波导延时器。其中，基于高色散光纤延时线的光控波束形成技术得到长足发展，这些基于波长扫描的光控波束形成虽然有很大的带宽、灵活可控的波束指向，但是波束扫描时间受到可调谐激光器波长切换时间的制约，波束扫描范围受到波长调谐范围的限制。由于商用化的可调谐激光器模块的波长切换时间较长，波长调谐范围和调谐精度一定，这大大限制了其实际应用。为了实现光控相控阵雷达波束快速扫描，我们需要寻找一种波长快速调谐、波长调谐范围灵活可控的波长扫描方式，代替商用化器件的不足，进一步提高光控相控阵雷达实用化的可行性。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种形成微波光子光控波束的系统，以解决上述的至少一项技术问题。

(二)技术方案

本发明提供了一种形成微波光子光控波束的系统，包括：

波长切换单元，用于对原始多波长激光加载控制信号，以及在时域上对所述原始多波长激光分割和拉伸，得到并输出时域上连续的多波长光载波；

波长扫描范围控制单元，用于对所述时域上连续的多波长光载波进行滤波整形，得到并输出所述多波长光载波的整形光；

通道光延时网络单元，用于对所述整形光加载一路原始雷达信号，得到并延时光载雷达信号，还原并输出不同相位的多路原始雷达信号。

优选地，所述波长切换单元可以包括：

多波长激光发射器，用于同时发射m束波长为λ的原始多波长激光，其中m≥1；

第一强度调制器，用于将控制信号加载到所述原始多波长激光中，在时域上分割所述原始多波长激光，输出时域上离散的多波长光载波，其中，所述控制信号的占空比为1∶m；

第一色散介质，用于将所述时域上离散的多波长光载波拉伸，转换为时域上连续的多波长光载波。

优选地，相邻的所述时域上连续的多波长光载波在时域上的时间间隔Δτ＝DLΔλ，其中，D为第一色散介质的色散系数，L为第一色散介质的长度，Δλ为相邻的所述原始多波长激光之间的波长差。

优选地，所述波长扫描范围控制单元可以包括：

光带通滤波器，用于对所述时域上连续的多波长光载波进行滤波整形，得到所述整形光；

光纤放大器，用于补偿所述整形光在滤波整形过程中的光损耗。