基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復用光延時調諧裝置及應用的制作方法

本發明屬于光纖通信技術領域，具體涉及一種基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復用光延時調諧裝置及應用。

背景技術：

光纖作為一種光信息傳輸的重要媒介，在光纖通信和光纖傳感領域已經得到廣泛研究。當光信號在光纖中傳輸時，光纖距離越長，光信號傳輸所消耗的時間越長。因此，光纖可以用來制作延遲器件。隨著人們對光纖的深入研究和了解，人們從最早僅僅使用簡單光纖結構，逐步開始使用多種復雜的獨立光纖器件，例如波分復用器、光纖反射鏡、光纖光柵、光環行器等。如今光纖延遲線已經得到長足的發展，并廣泛應用于光纖通信系統、光纖傳感和測量系統，在民用和軍事上發揮著重要的作用。

2014年，上海技術研究院李曙光等人在《光控相控陣雷達光延時技術研究》中公開一種基于光纖反射鏡和波分復用器的光延時裝置。波分復用器的波分端口分別接不同臂長的光纖反射鏡，不同波長的激光進入波分復用器后實現離散的光延時輸出。該方案需要多組不同的基于光纖反射鏡和波分復用器的光延時裝置配合光開關的切換，實現光延時的離散調諧，體積龐大，結構復雜，而且不能連續調諧。

啁啾光纖光柵作為一種頻譜選擇器件，制作簡單，體積小，重量輕，性能穩定可靠，不同波長的光在啁啾光纖光柵中傳輸時會在不同位置獲得不同的延遲值。通過波分復用器、光纖反射鏡、光纖光柵、光環行器等延遲器件的組合使用，可以達到對不同信號通道的光延時實時調諧的目的，從而獲得所需的延遲特性。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種基于光纖反射鏡和LCFBG（線性啁啾光纖光柵）的波分復用光延時調諧裝置及應用，僅需要一個光環行器，就可以實現N路不同延遲信號的輸出，同時可以對其中的某一路或者某幾路信號的延遲量進行實時的調諧。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復用光延時調諧裝置，包括波分復用器、光纖反射鏡、光環形器和若干個線性啁啾光纖光柵。

將光環形器的2端口接波分復用器的輸入端口，波分復用器的一路輸出端接光纖反射鏡，其余N-1路輸出端分別接不同參數的線性啁啾光纖光柵，N≥2。

基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復用光延時調諧裝置的測試系統，所述基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復用光延時調諧裝置的測試系統包括基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復用光延時調諧裝置、固定波長激光器、第一波分復用器、信號發生器、電光調制器、第二波分復用器、示波器、若干個可調諧波長激光器和若干個光電探測器。

將固定波長激光器和若干個可調諧波長激光器分別接入第一波分復用器的N個輸入端，第一波分復用器的輸出端接電光調制器的輸入端，電光調制器的輸出端接基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復用光延時調諧裝置的光環形器的1端口；光環形器的3端口接第二波分復用器的輸入端，第二波分復用器的N個輸出端分別接若干個光電探測器的輸入端，光電探測器的輸出端均分別接入示波器，N≥2。

基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復用光延時調諧裝置的測試系統的測試方法，方法步驟如下：

步驟1、打開固定波長激光器和若干個可調諧波長激光器，信號發生器輸入電信號，經電光調制器調制后變為光信號，并自光環形器的3端口進入基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復用光延時調諧裝置，轉入步驟2。

步驟2、在基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復用光延時調諧裝置中，一路固定波長激光器對應產生的光信號經光纖反射鏡反射，其余各路可調諧波長激光器產生的光信號經各自對應的線性啁啾光纖光柵反射，返回光環形器，各路反射光信號之間存在光程差，轉入步驟3。

步驟3、上述各路反射光信號經第二波分復用器分別對應通過光電探測器，最后顯示在示波器上，記錄此時若干個可調諧激光器反射光信號相對于固定波長激光器反射光信號的延遲差，轉入步驟4。

步驟4、調諧可調諧激光器的輸出波長，記錄此時若干個可調諧激光器反射光信號相對于固定波長激光器反射光信號的延遲差，轉入步驟5；

步驟5、重復步驟4，向長波或短波方向調諧可調諧激光器的輸出波長，記錄此時若干個可調諧激光器反射光信號相對于固定波長激光器反射光信號的延遲差，直至超出線性啁啾光纖光柵的反射譜范圍，轉入步驟6。

步驟6、繪制不同組合波長下，若干個可調諧激光器反射光信號相對于固定波長激光器反射光信號的延遲差，研究陣元信號位置固定時，不同波長組合下的波束指向角關系。

本發明與現有技術相比，其顯著優點在于：

（1）只需要一個光環形器就可以實現N路離散延遲信號輸出，并在此基礎上對某一路或者某幾路信號的延遲量進行實時調諧。

（2）結構簡單，調諧精度高，調諧范圍大。

（3）對啁啾光纖光柵的長度沒有要求，制作難度小，成本低。

附圖說明

圖1為本發明基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復用光延時調諧裝置的測試系統的結構示意圖。

圖2為本發明基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復用光延時調諧裝置的結構示意圖。

圖3為本發明實施例1中初始波長下兩路信號的相對延遲量示意圖。

圖4為本發明實施例1中可調諧波長激光器調至某一波長時兩路信號的相對延遲量示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。

結合圖1~圖2，一種基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復用光延時調諧裝置，其特征在于：包括波分復用器1、光纖反射鏡2、光環形器4和若干個線性啁啾光纖光柵3。

將光環形器4的2端口接波分復用器1的輸入端口，波分復用器1的一路輸出端接光纖反射鏡2，其余N-1路輸出端分別接不同參數的線性啁啾光纖光柵3，N≥2。

一種應用基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復用光延時調諧裝置的測試系統，包括基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復用光延時調諧裝置、固定波長激光器6、第一波分復用器1-1、信號發生器7、電光調制器10、第二波分復用器1-2、示波器9、若干個可調諧波長激光器5和若干個光電探測器8；

將固定波長激光器6和若干個可調諧波長激光器5分別接入第一波分復用器1-1的N個輸入端，第一波分復用器1-1的輸出端接電光調制器10的輸入端，電光調制器10的輸出端接基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復用光延時調諧裝置的光環形器4的1端口；光環形器4的3端口接第二波分復用器1-2的輸入端，第二波分復用器1-2的N個輸出端分別接若干個光電探測器8的輸入端，光電探測器8的輸出端均分別接入示波器9，N≥2。

應用基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復用光延時調諧裝置的測試系統的測試方法，方法步驟如下：

步驟1、打開固定波長激光器6和若干個可調諧波長激光器5，信號發生器7輸入電信號，經電光調制器10調制后變為光信號，并自光環形器4的3端口進入基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復用光延時調諧裝置，轉入步驟2；

步驟2、在基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復用光延時調諧裝置中，一路固定波長激光器6對應產生的光信號經光纖反射鏡2反射，其余各路可調諧波長激光器5產生的光信號經各自對應的線性啁啾光纖光柵3反射，返回光環形器4，各路反射光信號之間存在光程差，轉入步驟3；

步驟3、上述各路反射光信號經第二波分復用器1-2分別對應通過光電探測器8，最后顯示在示波器9上，記錄此時若干個可調諧激光器5反射光信號相對于固定波長激光器6反射光信號的延遲差，轉入步驟4；

步驟4、調諧可調諧激光器5的輸出波長，記錄此時若干個可調諧激光器5反射光信號相對于固定波長激光器6反射光信號的延遲差，轉入步驟5；

步驟5、重復步驟4，向長波或短波方向調諧可調諧激光器5的輸出波長，記錄此時若干個可調諧激光器5反射光信號相對于固定波長激光器6反射光信號的延遲差，直至超出線性啁啾光纖光柵3的反射譜范圍，轉入步驟6；

步驟6、繪制不同組合波長下，若干個可調諧激光器5反射光信號相對于固定波長激光器6反射光信號的延遲差，研究陣元信號位置固定時，不同波長組合下的波束指向角關系。

所述波分復用器1的N路輸出端中，第一路接光纖反射鏡2，其余N-1路接線性啁啾光纖光柵3，每路輸出端的通光波長范圍不交疊，各路中線性啁啾光纖光柵3的中心反射波長、啁啾系數、譜寬范圍均不相同，且都在各自輸出端的通光波長范圍內，線性啁啾光纖光柵3的光柵長度相同，范圍為10~30mm。

所述波分復用器1的N路輸出端的長度構成等差數列，長度范圍為200mm~1000mm；其中，光纖反射鏡2所在的輸出端長度為波分復用器1分光位置到光纖反射鏡2反射面的長度；其余N-1路輸出端長度為波分復用器1分光位置到線性啁啾光纖光柵3的半柵長位置。

所述固定波長激光器6接光纖反射鏡2所在的光通道中，即保證固定波長激光器6的輸出波長在光纖反射鏡2所在的通光波長范圍內；若干個可調諧波長激光器5的中心波長等于各自通道內線性啁啾光纖光柵3的中心反射波長。

第一波分復用器1-1和第二波分復用器1-2的N路波分通道的長度完全相等；若干個光電探測器8的內部光纖長度也完全相等。

所述信號發生器7的信號頻率位于電光調制器10的調制頻率范圍內，位于光電探測器8的探測頻率范圍內，且位于示波器9的工作頻率范圍內。

實施例1

實驗測試了一款固定波長的激光器6，輸出波長為1542.9nm；一款可調諧波長激光器5，中心波長為1550.9nm，調諧范圍為；波分復用器1、第一波分復用器1-1、第二波分復用器1-2均采用波分復用器，兩路波分通道的波長范圍分別為：、；基于光纖反射鏡2和線性啁啾光纖光柵3的波分復用光延時實時調諧裝置中的波分復用器1的兩個波分端口距離光纖反射鏡2的反射端與線性啁啾光纖光柵3的物理中心位置分別為：500mm、505mm；線性啁啾光纖光柵3的中心反射波長為1550.9nm，啁啾系數為2nm/cm，光柵長度為20mm；兩個光電探測器8的內部光纖長度均為40mm；信號發生器7的輸出頻率為3GHz，電光調制器10的工作頻率不大于12GHz，光電探測器8的探測頻率不大于12GHz，示波器9的工作頻率為0~4GHz。

基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復用光延時調諧裝置的測試系統，包括基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復用光延時調諧裝置、固定波長激光器6、第一波分復用器1-1、信號發生器7、電光調制器10、第二波分復用器1-2、示波器9、若干個可調諧波長激光器5和若干個光電探測器8；所述基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復用光延時調諧裝置包括波分復用器1、光纖反射鏡2、光環形器4和若干個線性啁啾光纖光柵3，將光環形器4的2端口接波分復用器1的輸入端口，波分復用器1的一路輸出端接光纖反射鏡2，其余N-1路輸出端分別接不同參數的線性啁啾光纖光柵3。將固定波長激光器6和若干個可調諧波長激光器5分別接入第一波分復用器1-1的N個輸入端，第一波分復用器1-1的輸出端接電光調制器10的輸入端，電光調制器10的輸出端接基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復用光延時調諧裝置的光環形器4的1端口；光環形器4的3端口接第二波分復用器1-2的輸入端，第二波分復用器1-2的N個輸出端分別接若干個光電探測器8的輸入端，光電探測器8的輸出端均分別接入示波器9，N≥2。

應用基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復用光延時調諧裝置的測試系統的測試方法，方法步驟如下：

步驟1、打開固定波長激光器6和若干個可調諧波長激光器5，信號發生器7輸入電信號，經電光調制器10調制后變為光信號，并自光環形器4的3端口進入基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復用光延時調諧裝置，轉入步驟2；

步驟2、在基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復用光延時調諧裝置中，一路固定波長激光器6對應產生的光信號經光纖反射鏡2反射，其余各路可調諧波長激光器5產生的光信號經各自對應的線性啁啾光纖光柵3反射，返回光環形器4，各路反射光信號之間存在光程差，轉入步驟3；

步驟3、上述各路反射光信號經第二波分復用器1-2分別對應通過光電探測器8，最后顯示在示波器9上，記錄此時若干個可調諧激光器5反射光信號相對于固定波長激光器6反射光信號的延遲差，轉入步驟4；

步驟4、調諧可調諧激光器5的輸出波長，記錄此時若干個可調諧激光器5反射光信號相對于固定波長激光器6反射光信號的延遲差，轉入步驟5；

步驟5、重復步驟4，向長波或短波方向調諧可調諧激光器5的輸出波長，記錄此時若干個可調諧激光器5反射光信號相對于固定波長激光器6反射光信號的延遲差，直至超出線性啁啾光纖光柵3的反射譜范圍，轉入步驟6；

步驟6、繪制不同組合波長下，若干個可調諧激光器5反射光信號相對于固定波長激光器6反射光信號的延遲差，研究陣元信號位置固定時，不同波長組合下的波束指向角關系。

結合圖1~圖4，本實施案例使用一個光環形器4實現兩路離散延遲信號輸出，并在此基礎上通過改變可調諧波長激光器5的輸出波長對第二路信號的延遲量進行實時調諧，從而獲得所需的延遲特性。本發明只需要一個光環形器就可以實現N路離散延遲信號輸出，并在此基礎上對某一路或者某幾路信號的延遲量進行實時調諧，結構簡單，調諧精度高，調諧范圍大，制作難度小，成本低。