[发明专利]一种大延时量连续可调的光延时线

说明书

本发明公开了一种大延时量连续可调的光延时线，由快速光开关切换光延时网络和双向可变电控光延时线级联组成，光开关切换网络包括n个子延时单元，每个子延时单元由两个光开关和两段长度不同的延时光纤组成；双向可变电控光延时线包括两个光开关、电控平移台、两个背对背放置的棱镜及相应的入射反射透镜。本发明利用快速光开关切换光延时网络的大延时范围的特点，配合双向可变电控光延时线的高精度连续变化，可以实现延时量的大范围连续可调，并且具有体积小，损耗低的优点；本发明可广泛应用于光信息处理、相控阵雷达、微波光子学等领域。

技术领域

本发明涉及一种连续可调光延时线，尤其涉及一种基于快速光开关切换光延时网络和双向可变电控光延时线的大延时量的光延时线。

背景技术

光延时线是高精度光信息处理与时间频率传递系统中的重要组成部分，在光信息处理、相控阵雷达、微波光子学等领域有重要的应用。

传统的光延时线一般分为两种。一种是通过多级光开关级联，切换光开关到不同长度的光纤可以得到不同的延时量。这种方法的优点是体积小，易于大规模集成，但缺点是延时量是非连续的，不能实现连续可调。另一种方法是通过机械结构改变光程实现的，通过手动/电动控制平移台移动，带动棱镜等结构实现光延时。这种方法的优点是可以连续可调，延时精度高，但缺点是延时范围小，一般在50cm(1500ps)量级以内。若要实现大范围延时，延时线的体积也相应增大。虽然可以通过加入多层棱镜多次反射实现较大范围的延时，但体积仍然很大，并且结构复杂，延时量不能加的很大。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种大延时量连续可调的光延时线，采用快速光开关切换光延时网络与双向可变电控光延时线级联，既可以实现大范围的延时量，又可以在整个延时范围内连续可调。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种大延时量连续可调的光延时线，包括快速光开关切换光延时网络和双向可变电控光延时线；所述快速光开关切换光延时网络和双向可变电控光延时线级联；所述快速光开关切换光延时网络包括n级子延时单元组成，每一级子延时单元由两个快速光开关和两个延时光纤构成；将上述各子延时单元的延时光纤间的延时差ΔT设置为一个等比序列，配合上述所有的光开关选择相应的延时光纤，从而得到0到(2ⁿ-1)倍最小延时差的任意时延变化，其中，最小延时差为τ；所述双向可变电控光延时线包括一个电动平移台、光开关A和光开关B，所述光开关A和光开关B形成有两个延时光路，两个延时光路分别记作延时光路A和延时光路B，其中，延时光路A包括自光开关A的一个端口至B光开关的一个端口依次设有的入射透镜、直角反射棱镜和出射透镜；延时光路B包括自光开关A的另一个端口至B光开关的另一个端口依次设有的入射透镜、直角反射棱镜和出射透镜；上述两个直角反射棱镜背对背的安装在所述电动平移台上，两个延时光路共用所述电动平移台，所述电动平移台移动时两个延时光路的延时量变化是相反的；通过控制光开关A和光开关B的状态，选择利用延时光路A或延时光路B实现延时；

通过下述的循环操作最终实现大延时量连续可调，首先，电控平移台从行程的一端移至行程的另一端；然后，同时切换所述双向可变电控光延时线中的光开关A和光开关B及所述快速光开关切换光延时网络中的光开关；接着，电控平移台从行程的另一端返回至行程的一端时，再同时切换所述双向可变电控光延时线中的光开关A和光开关B及所述快速光开关切换光延时网络中的光开关；重复该操作直至所述快速光开关切换光延时网络达到最大或最小延时量为止。

本发明中，电控平移台从行程的一端移至行程的另一端时，延时光路A实现的延时从0增至最大，与此同时，延时光路B实现的延时从最大减到0；同时切换所述双向可变电控光延时线中的光开关A和光开关B及所述快速光开关切换光延时网络中的光开关；电控平移台从行程的另一端返回至行程的一端时，延时光路A实现的延时从最大减到0，与此同时，延时光路B实现的延时从0增至最大；延时光路A和延时光路B所实现的最大延时均等于快速光开关切换光延时网络的最小延时差τ。