קו עיכוב סיבים אופטיים מבוסס על מתג אופטי

עקרון קו השהייה של סיבים אופטיים

בעיבוד אותות אופטי לחלוטין, סיבים אופטיים יכולים לממש את הפונקציות של עיכוב אות, הרחבה, הפרעות וכו'. יישום סביר של פונקציות אלו יכול לממש את עיבוד המידע בתחום האופטי לחלוטין. ביניהן, ניתן להפוך את פונקציית העיכוב של הסיב האופטי לקו עיכוב סיב אופטי, לדוגמה סיב אופטי חד-מצבי רגיל, כאשר אורך גל עבודה של 1550 ננומטר לשידור אות אופטי, שידור של 200 מטר יכול להשיג עיכוב של 1 מיקרו-שנייה, ואובדן ההכנסה הנלווה הוא רק 0.04 דציבלים. לשם השוואה, אובדן ההכנסה הנגרם על ידי קו עיכוב המיקרוגל המסורתי הוא עשרות דציבלים, וקו העיכוב של סיב אופטי מפחית את אובדן ההכנסה בכמעט 2 סדרי גודל, מה שמשפר משמעותית את התחרותיות של קו העיכוב של סיב אופטי. בנוסף, סיבים...קו עיכוב אופטייש לו גם מאפיינים של גודל קטן, משקל קל, רוחב פס עיכוב גדול, יכולת חזקה נגד הפרעות אלקטרומגנטיות, והופך למתחרה חזק של קווי עיכוב מיקרוגל, ויכול להחליף לחלוטין קווי עיכוב מיקרוגל בתחומים רבים. בהשוואה לקו עיכוב המיקרוגל המסורתי, לקו עיכוב הסיבים האופטיים יש רוחב פס זמן גבוה, דבר המצביע על כך שלמערכת יש רזולוציה טובה של מדידת תדר, רגישות גבוהה ויכולת יירוט אותות גבוהה, ויכול לעמוד בדרישות של מערכות מכ"ם ברזולוציה גבוהה כמו קווי עיכוב. ותדר הפעולה של FDL גבוה מאוד, יכול להיות גבוה בהרבה מ-100GHz, בהשוואה לקו עיכוב גלים אקוסטיים עיליים של מאות מגה-הרץ ותדר הפעולה של קו עיכוב CCD של עשרות מגה-הרץ בהשוואה לכמה סדרי גודל, ובהתבסס על עתיד מכ"ם התקשורת ומערכות אחרות שיעברו למגמת פס התדרים הגבוהים, FDL הוא יתרון משמעותי; בנוסף, לקו עיכוב הסיבים יש גם את המאפיין שהפסד העיכוב היחידה אינו תלוי בתדר. היתרונות הייחודיים של קווי עיכוב סיבים אופטיים אלה מוכיחים ללא ספק את הפוטנציאל שלו בעיבוד אותות.

יישום של קו עיכוב סיבים אופטיים

התפקיד הבסיסי של קו השהייה של סיבים אופטיים הוא לעכב את האות, מה שיכול לממש את הפונקציה של אחסון אופטי מלא ושוויון הזזה באמצעות השהייה, ויש לו מגוון רחב של יישומים במכ"ם מערך פאזה, מערכת תקשורת סיבים אופטיים, מערכת מחשב אופטית ואמצעי נגד אלקטרוניים. במכ"ם מערך פאזה, אנטנת מערך פאזה היא הרכיב המרכזי, התפקיד העיקרי של אנטנת המערך הפאזי הוא לשנות את פונקציית התבנית של הקרן המסונתזת, על מנת להשיג את שינוי צורת קרן האנטנה וסריקה מהירה של הקרן, ופונקציה זו מושגת על ידי שליטה במידע האמפליטודה והפאזה של האות ביחידת האנטנה, כך שקו השהייה הוא חלק הכרחי. בהשוואה לקו השהייה של מיקרוגל, ל-FDL יש רוחב פס גדול יותר, ואין בעיה של הטיית הקרן. באנטנת מערך פאזה מבוקרת אופטית, FDL יכולה לממש הקצאת פאזה ובקרה מדויקת של אות המיקרוגל ולהסיר את הרעש הנלווה לאות ההד, כך ש-FDL יכולה להיות הבחירה הטובה ביותר באנטנת מערך פאזה. בסימולטור מטרות מכ"ם, FDL משמש לסימולציה של אותות במרחקים שונים. עם הדרישות של מערכת מכ"ם מודרנית עבור סימולטור מטרות מכ"ם, כגון פס תדרים גבוהים, מהירות החלפת מטרה מהירה ומרחק סימולציה ארוך של מטרה, קווי השהייה המסורתיים רחוקים מלענות על הדרישות של מערכת מכ"ם, ולכן קו השהייה של סיבים אופטיים הפך לקו ההשהייה היחיד המתאים. בנוסף לאמור לעיל, במערכת תקשורת סיבים אופטיים, FDL יכול גם לממש את הפונקציה של קידוד אותות ומטמון. לסיכום, ניתן לראות שלקווי השהייה של סיבים אופטיים יש יישומים חשובים ומעמד שאין לו תחליף בתחומים רבים, ולכן לחקר קווי השהייה של סיבים אופטיים בעלי ביצועים גבוהים יש משמעות מדעית רבה עבור היישום של...טכנולוגיית פוטונים במיקרוגל.

תכנון קו השהייה של סיבים אופטיים

קו השהייה של סיב אופטי המבוסס על מתג אופטי בוחר נתיבים אופטיים שונים כדי להשיג השהיות זמן שונות דרך המתג האופטי. העיקרון הבסיסי של סוג זה של סכמה הוא להשיג השהיות שונות על ידי שינוי הנתיב האופטי. זהו קו השהייה סיב אופטי דיסקרטי טיפוסי, והמבנה הטיפוסי שלו מוצג באיור.

 

לאחר שהאות האופטי המווסת מועבר דרך הסיב האופטי, מערך המתגים האופטי בוחר את הנתיב האופטי המייצר את ההשהיה המתאימה, וניתן להשיג את ההשהיה הנדרשת על ידי הפעלת המתג האופטי וודא שהמתגים האופטיים האחרים כבויים. היתרון של קו השהיה מסוג זה של סיב אופטי הוא שהוא יכול להשיג השהיה גדולה, שיטת המימוש פשוטה, והמאפיינים המתאימים שונים בהתאם לבחירת המתגים האופטיים השונים.