本發(fā)明屬于光纖通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復(fù)用光延時(shí)調(diào)諧裝置及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

光纖作為一種光信息傳輸?shù)闹匾浇?，在光纖通信和光纖傳感領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛研究。當(dāng)光信號(hào)在光纖中傳輸時(shí)，光纖距離越長(zhǎng)，光信號(hào)傳輸所消耗的時(shí)間越長(zhǎng)。因此，光纖可以用來(lái)制作延遲器件。隨著人們對(duì)光纖的深入研究和了解，人們從最早僅僅使用簡(jiǎn)單光纖結(jié)構(gòu)，逐步開始使用多種復(fù)雜的獨(dú)立光纖器件，例如波分復(fù)用器、光纖反射鏡、光纖光柵、光環(huán)行器等。如今光纖延遲線已經(jīng)得到長(zhǎng)足的發(fā)展，并廣泛應(yīng)用于光纖通信系統(tǒng)、光纖傳感和測(cè)量系統(tǒng)，在民用和軍事上發(fā)揮著重要的作用。

2014年，上海技術(shù)研究院李曙光等人在《光控相控陣?yán)走_(dá)光延時(shí)技術(shù)研究》中公開一種基于光纖反射鏡和波分復(fù)用器的光延時(shí)裝置。波分復(fù)用器的波分端口分別接不同臂長(zhǎng)的光纖反射鏡，不同波長(zhǎng)的激光進(jìn)入波分復(fù)用器后實(shí)現(xiàn)離散的光延時(shí)輸出。該方案需要多組不同的基于光纖反射鏡和波分復(fù)用器的光延時(shí)裝置配合光開關(guān)的切換，實(shí)現(xiàn)光延時(shí)的離散調(diào)諧，體積龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且不能連續(xù)調(diào)諧。

啁啾光纖光柵作為一種頻譜選擇器件，制作簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，性能穩(wěn)定可靠，不同波長(zhǎng)的光在啁啾光纖光柵中傳輸時(shí)會(huì)在不同位置獲得不同的延遲值。通過(guò)波分復(fù)用器、光纖反射鏡、光纖光柵、光環(huán)行器等延遲器件的組合使用，可以達(dá)到對(duì)不同信號(hào)通道的光延時(shí)實(shí)時(shí)調(diào)諧的目的，從而獲得所需的延遲特性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)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(fù)用光延時(shí)調(diào)諧裝置及應(yīng)用，僅需要一個(gè)光環(huán)行器，就可以實(shí)現(xiàn)N路不同延遲信號(hào)的輸出，同時(shí)可以對(duì)其中的某一路或者某幾路信號(hào)的延遲量進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)諧。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復(fù)用光延時(shí)調(diào)諧裝置，包括波分復(fù)用器、光纖反射鏡、光環(huán)形器和若干個(gè)線性啁啾光纖光柵。

將光環(huán)形器的2端口接波分復(fù)用器的輸入端口，波分復(fù)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(shù)的線性啁啾光纖光柵，N≥2。

基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復(fù)用光延時(shí)調(diào)諧裝置的測(cè)試系統(tǒng)，所述基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復(fù)用光延時(shí)調(diào)諧裝置的測(cè)試系統(tǒng)包括基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復(fù)用光延時(shí)調(diào)諧裝置、固定波長(zhǎng)激光器、第一波分復(fù)用器、信號(hào)發(fā)生器、電光調(diào)制器、第二波分復(fù)用器、示波器、若干個(gè)可調(diào)諧波長(zhǎng)激光器和若干個(gè)光電探測(cè)器。

將固定波長(zhǎng)激光器和若干個(gè)可調(diào)諧波長(zhǎng)激光器分別接入第一波分復(fù)用器的N個(gè)輸入端，第一波分復(fù)用器的輸出端接電光調(diào)制器的輸入端，電光調(diào)制器的輸出端接基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復(fù)用光延時(shí)調(diào)諧裝置的光環(huán)形器的1端口；光環(huán)形器的3端口接第二波分復(fù)用器的輸入端，第二波分復(fù)用器的N個(gè)輸出端分別接若干個(gè)光電探測(cè)器的輸入端，光電探測(cè)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(fù)用光延時(shí)調(diào)諧裝置的測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試方法，方法步驟如下：

步驟1、打開固定波長(zhǎng)激光器和若干個(gè)可調(diào)諧波長(zhǎng)激光器，信號(hào)發(fā)生器輸入電信號(hào)，經(jīng)電光調(diào)制器調(diào)制后變?yōu)楣庑盘?hào)，并自光環(huán)形器的3端口進(jìn)入基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復(fù)用光延時(shí)調(diào)諧裝置，轉(zhuǎn)入步驟2。

步驟2、在基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復(fù)用光延時(shí)調(diào)諧裝置中，一路固定波長(zhǎng)激光器對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的光信號(hào)經(jīng)光纖反射鏡反射，其余各路可調(diào)諧波長(zhǎng)激光器產(chǎn)生的光信號(hào)經(jīng)各自對(duì)應(yīng)的線性啁啾光纖光柵反射，返回光環(huán)形器，各路反射光信號(hào)之間存在光程差，轉(zhuǎn)入步驟3。

步驟3、上述各路反射光信號(hào)經(jīng)第二波分復(fù)用器分別對(duì)應(yīng)通過(guò)光電探測(cè)器，最后顯示在示波器上，記錄此時(shí)若干個(gè)可調(diào)諧激光器反射光信號(hào)相對(duì)于固定波長(zhǎng)激光器反射光信號(hào)的延遲差，轉(zhuǎn)入步驟4。

步驟4、調(diào)諧可調(diào)諧激光器的輸出波長(zhǎng)，記錄此時(shí)若干個(gè)可調(diào)諧激光器反射光信號(hào)相對(duì)于固定波長(zhǎng)激光器反射光信號(hào)的延遲差，轉(zhuǎn)入步驟5；

步驟5、重復(fù)步驟4，向長(zhǎng)波或短波方向調(diào)諧可調(diào)諧激光器的輸出波長(zhǎng)，記錄此時(shí)若干個(gè)可調(diào)諧激光器反射光信號(hào)相對(duì)于固定波長(zhǎng)激光器反射光信號(hào)的延遲差，直至超出線性啁啾光纖光柵的反射譜范圍，轉(zhuǎn)入步驟6。

步驟6、繪制不同組合波長(zhǎng)下，若干個(gè)可調(diào)諧激光器反射光信號(hào)相對(duì)于固定波長(zhǎng)激光器反射光信號(hào)的延遲差，研究陣元信號(hào)位置固定時(shí)，不同波長(zhǎng)組合下的波束指向角關(guān)系。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)在于：

（1）只需要一個(gè)光環(huán)形器就可以實(shí)現(xiàn)N路離散延遲信號(hào)輸出，并在此基礎(chǔ)上對(duì)某一路或者某幾路信號(hào)的延遲量進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)諧。

（2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)諧精度高，調(diào)諧范圍大。

（3）對(duì)啁啾光纖光柵的長(zhǎng)度沒(méi)有要求，制作難度小，成本低。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復(fù)用光延時(shí)調(diào)諧裝置的測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復(fù)用光延時(shí)調(diào)諧裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1中初始波長(zhǎng)下兩路信號(hào)的相對(duì)延遲量示意圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例1中可調(diào)諧波長(zhǎng)激光器調(diào)至某一波長(zhǎng)時(shí)兩路信號(hào)的相對(duì)延遲量示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

結(jié)合圖1~圖2，一種基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復(fù)用光延時(shí)調(diào)諧裝置，其特征在于：包括波分復(fù)用器1、光纖反射鏡2、光環(huán)形器4和若干個(gè)線性啁啾光纖光柵3。

將光環(huán)形器4的2端口接波分復(fù)用器1的輸入端口，波分復(fù)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(shù)的線性啁啾光纖光柵3，N≥2。

一種應(yīng)用基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復(fù)用光延時(shí)調(diào)諧裝置的測(cè)試系統(tǒng)，包括基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復(fù)用光延時(shí)調(diào)諧裝置、固定波長(zhǎng)激光器6、第一波分復(fù)用器1-1、信號(hào)發(fā)生器7、電光調(diào)制器10、第二波分復(fù)用器1-2、示波器9、若干個(gè)可調(diào)諧波長(zhǎng)激光器5和若干個(gè)光電探測(cè)器8；

將固定波長(zhǎng)激光器6和若干個(gè)可調(diào)諧波長(zhǎng)激光器5分別接入第一波分復(fù)用器1-1的N個(gè)輸入端，第一波分復(fù)用器1-1的輸出端接電光調(diào)制器10的輸入端，電光調(diào)制器10的輸出端接基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復(fù)用光延時(shí)調(diào)諧裝置的光環(huán)形器4的1端口；光環(huán)形器4的3端口接第二波分復(fù)用器1-2的輸入端，第二波分復(fù)用器1-2的N個(gè)輸出端分別接若干個(gè)光電探測(cè)器8的輸入端，光電探測(cè)器8的輸出端均分別接入示波器9，N≥2。

應(yīng)用基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復(fù)用光延時(shí)調(diào)諧裝置的測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試方法，方法步驟如下：

步驟1、打開固定波長(zhǎng)激光器6和若干個(gè)可調(diào)諧波長(zhǎng)激光器5，信號(hào)發(fā)生器7輸入電信號(hào)，經(jīng)電光調(diào)制器10調(diào)制后變?yōu)楣庑盘?hào)，并自光環(huán)形器4的3端口進(jìn)入基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復(fù)用光延時(shí)調(diào)諧裝置，轉(zhuǎn)入步驟2；

步驟2、在基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復(fù)用光延時(shí)調(diào)諧裝置中，一路固定波長(zhǎng)激光器6對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的光信號(hào)經(jīng)光纖反射鏡2反射，其余各路可調(diào)諧波長(zhǎng)激光器5產(chǎn)生的光信號(hào)經(jīng)各自對(duì)應(yīng)的線性啁啾光纖光柵3反射，返回光環(huán)形器4，各路反射光信號(hào)之間存在光程差，轉(zhuǎn)入步驟3；

步驟3、上述各路反射光信號(hào)經(jīng)第二波分復(fù)用器1-2分別對(duì)應(yīng)通過(guò)光電探測(cè)器8，最后顯示在示波器9上，記錄此時(shí)若干個(gè)可調(diào)諧激光器5反射光信號(hào)相對(duì)于固定波長(zhǎng)激光器6反射光信號(hào)的延遲差，轉(zhuǎn)入步驟4；

步驟4、調(diào)諧可調(diào)諧激光器5的輸出波長(zhǎng)，記錄此時(shí)若干個(gè)可調(diào)諧激光器5反射光信號(hào)相對(duì)于固定波長(zhǎng)激光器6反射光信號(hào)的延遲差，轉(zhuǎn)入步驟5；

步驟5、重復(fù)步驟4，向長(zhǎng)波或短波方向調(diào)諧可調(diào)諧激光器5的輸出波長(zhǎng)，記錄此時(shí)若干個(gè)可調(diào)諧激光器5反射光信號(hào)相對(duì)于固定波長(zhǎng)激光器6反射光信號(hào)的延遲差，直至超出線性啁啾光纖光柵3的反射譜范圍，轉(zhuǎn)入步驟6；

步驟6、繪制不同組合波長(zhǎng)下，若干個(gè)可調(diào)諧激光器5反射光信號(hào)相對(duì)于固定波長(zhǎng)激光器6反射光信號(hào)的延遲差，研究陣元信號(hào)位置固定時(shí)，不同波長(zhǎng)組合下的波束指向角關(guān)系。

所述波分復(fù)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(zhǎng)范圍不交疊，各路中線性啁啾光纖光柵3的中心反射波長(zhǎng)、啁啾系數(shù)、譜寬范圍均不相同，且都在各自輸出端的通光波長(zhǎng)范圍內(nèi)，線性啁啾光纖光柵3的光柵長(zhǎng)度相同，范圍為10~30mm。

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

所述固定波長(zhǎng)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(zhǎng)激光器6的輸出波長(zhǎng)在光纖反射鏡2所在的通光波長(zhǎng)范圍內(nèi)；若干個(gè)可調(diào)諧波長(zhǎng)激光器5的中心波長(zhǎng)等于各自通道內(nèi)線性啁啾光纖光柵3的中心反射波長(zhǎng)。

第一波分復(fù)用器1-1和第二波分復(fù)用器1-2的N路波分通道的長(zhǎng)度完全相等；若干個(gè)光電探測(cè)器8的內(nèi)部光纖長(zhǎng)度也完全相等。

所述信號(hào)發(fā)生器7的信號(hào)頻率位于電光調(diào)制器10的調(diào)制頻率范圍內(nèi)，位于光電探測(cè)器8的探測(cè)頻率范圍內(nèi)，且位于示波器9的工作頻率范圍內(nèi)。

實(shí)施例1

實(shí)驗(yàn)測(cè)試了一款固定波長(zhǎng)的激光器6，輸出波長(zhǎng)為1542.9nm；一款可調(diào)諧波長(zhǎng)激光器5，中心波長(zhǎng)為1550.9nm，調(diào)諧范圍為；波分復(fù)用器1、第一波分復(fù)用器1-1、第二波分復(fù)用器1-2均采用波分復(fù)用器，兩路波分通道的波長(zhǎng)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(fù)用光延時(shí)實(shí)時(shí)調(diào)諧裝置中的波分復(fù)用器1的兩個(gè)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(zhǎng)為1550.9nm，啁啾系數(shù)為2nm/cm，光柵長(zhǎng)度為20mm；兩個(gè)光電探測(cè)器8的內(nèi)部光纖長(zhǎng)度均為40mm；信號(hào)發(fā)生器7的輸出頻率為3GHz，電光調(diào)制器10的工作頻率不大于12GHz，光電探測(cè)器8的探測(cè)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(fù)用光延時(shí)調(diào)諧裝置的測(cè)試系統(tǒng)，包括基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復(fù)用光延時(shí)調(diào)諧裝置、固定波長(zhǎng)激光器6、第一波分復(fù)用器1-1、信號(hào)發(fā)生器7、電光調(diào)制器10、第二波分復(fù)用器1-2、示波器9、若干個(gè)可調(diào)諧波長(zhǎng)激光器5和若干個(gè)光電探測(cè)器8；所述基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復(fù)用光延時(shí)調(diào)諧裝置包括波分復(fù)用器1、光纖反射鏡2、光環(huán)形器4和若干個(gè)線性啁啾光纖光柵3，將光環(huán)形器4的2端口接波分復(fù)用器1的輸入端口，波分復(fù)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(shù)的線性啁啾光纖光柵3。將固定波長(zhǎng)激光器6和若干個(gè)可調(diào)諧波長(zhǎng)激光器5分別接入第一波分復(fù)用器1-1的N個(gè)輸入端，第一波分復(fù)用器1-1的輸出端接電光調(diào)制器10的輸入端，電光調(diào)制器10的輸出端接基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復(fù)用光延時(shí)調(diào)諧裝置的光環(huán)形器4的1端口；光環(huán)形器4的3端口接第二波分復(fù)用器1-2的輸入端，第二波分復(fù)用器1-2的N個(gè)輸出端分別接若干個(gè)光電探測(cè)器8的輸入端，光電探測(cè)器8的輸出端均分別接入示波器9，N≥2。

應(yīng)用基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復(fù)用光延時(shí)調(diào)諧裝置的測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試方法，方法步驟如下：

步驟1、打開固定波長(zhǎng)激光器6和若干個(gè)可調(diào)諧波長(zhǎng)激光器5，信號(hào)發(fā)生器7輸入電信號(hào)，經(jīng)電光調(diào)制器10調(diào)制后變?yōu)楣庑盘?hào)，并自光環(huán)形器4的3端口進(jìn)入基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復(fù)用光延時(shí)調(diào)諧裝置，轉(zhuǎn)入步驟2；

步驟2、在基于光纖反射鏡和LCFBG的波分復(fù)用光延時(shí)調(diào)諧裝置中，一路固定波長(zhǎng)激光器6對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的光信號(hào)經(jīng)光纖反射鏡2反射，其余各路可調(diào)諧波長(zhǎng)激光器5產(chǎn)生的光信號(hào)經(jīng)各自對(duì)應(yīng)的線性啁啾光纖光柵3反射，返回光環(huán)形器4，各路反射光信號(hào)之間存在光程差，轉(zhuǎn)入步驟3；

步驟3、上述各路反射光信號(hào)經(jīng)第二波分復(fù)用器1-2分別對(duì)應(yīng)通過(guò)光電探測(cè)器8，最后顯示在示波器9上，記錄此時(shí)若干個(gè)可調(diào)諧激光器5反射光信號(hào)相對(duì)于固定波長(zhǎng)激光器6反射光信號(hào)的延遲差，轉(zhuǎn)入步驟4；

步驟4、調(diào)諧可調(diào)諧激光器5的輸出波長(zhǎng)，記錄此時(shí)若干個(gè)可調(diào)諧激光器5反射光信號(hào)相對(duì)于固定波長(zhǎng)激光器6反射光信號(hào)的延遲差，轉(zhuǎn)入步驟5；

步驟5、重復(fù)步驟4，向長(zhǎng)波或短波方向調(diào)諧可調(diào)諧激光器5的輸出波長(zhǎng)，記錄此時(shí)若干個(gè)可調(diào)諧激光器5反射光信號(hào)相對(duì)于固定波長(zhǎng)激光器6反射光信號(hào)的延遲差，直至超出線性啁啾光纖光柵3的反射譜范圍，轉(zhuǎn)入步驟6；

步驟6、繪制不同組合波長(zhǎng)下，若干個(gè)可調(diào)諧激光器5反射光信號(hào)相對(duì)于固定波長(zhǎng)激光器6反射光信號(hào)的延遲差，研究陣元信號(hào)位置固定時(shí)，不同波長(zhǎng)組合下的波束指向角關(guān)系。

結(jié)合圖1~圖4，本實(shí)施案例使用一個(gè)光環(huán)形器4實(shí)現(xiàn)兩路離散延遲信號(hào)輸出，并在此基礎(chǔ)上通過(guò)改變可調(diào)諧波長(zhǎng)激光器5的輸出波長(zhǎng)對(duì)第二路信號(hào)的延遲量進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)諧，從而獲得所需的延遲特性。本發(fā)明只需要一個(gè)光環(huán)形器就可以實(shí)現(xiàn)N路離散延遲信號(hào)輸出，并在此基礎(chǔ)上對(duì)某一路或者某幾路信號(hào)的延遲量進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)諧，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)諧精度高，調(diào)諧范圍大，制作難度小，成本低。