强激光与粒子束
2024, 36(1): 013005
1 上海交通大学 电子信息与电气工程学院 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
2 上海交通大学 平湖智能光电研究院, 浙江 嘉兴 314299
微波波束形成器是相控阵雷达、5G通信基站等射频发射系统中的核心器件。近年来硅基微波光子波束形成器以其带宽大、尺寸紧凑、重量轻、损耗低、抗电磁干扰等优势成为微波光子学中的研究热点之一。文章从微波光子波束形成的基本原理和性能指标出发, 总结了近年来应用于微波光子波束形成器的多种集成可调光学真延迟线结构和波束形成网络架构, 并介绍了微波光子波束形成系统集成芯片和自动化控制的最新进展, 最后对硅基微波光子波束形成器的未来发展进行了展望。
硅基光电子学 微波光子 光控波束形成网络 光学延迟线 silicon photonics microwave photonics optical beamforming networks optical delay lines
中国空间技术研究院西安分院 空间天线技术研究所, 西安 710100
为了实现大波束指向范围和精细步进调节的光波束形成网络, 采用了基于光学色散实现光真延时的方法。通过光开关实现N路高色散光纤路径切换获得大步进等延时差,实现了波束指向的大范围和大步进调节; 通过调谐线性啁啾光纤光栅色散系数连续调谐获得小步进等延时差, 实现了波束指向的小范围和小步进调节。结果表明, 波束指向角度范围为-73.74°～+73.74°,切换步进为0.458°, 基于光学色散原理可以实现光波束形成网络的大波束指向范围和精细步进调节。这一结果对优化相控阵天线系统设计是有帮助的。
光电子学 光波束形成网络 光真延时 光学色散 波分复用 optoelectronics optical beamforming network optical true time delay optical dispersion wavelength division multiplexing
中国电子科技集团公司第三十八研究所, 安徽 合肥 230088
光学波束形成网络相对于传统电学波束形成网络具有带宽大、传输损耗小、抗电磁干扰等特性。国内在多通道射频信号输入情况下,基于色散光纤体制的光学波束形成网络的插损变化规律研究较少。假设光子探测器达到饱和阈值的前提下,分别计算了单通道微波光子链路与双通道光学波束形成网络的插损。推导得到,随着输入射频通道数的成倍增加,采用色散光纤体制的光学波束形成网络的插损也成倍增加。搭建了实验系统,发现当输入射频通道数为2、4、8、16时,对应插损分别为-26.0 dB、-30.8 dB、-34.3 dB、-46.0 dB。
光纤光学 色散光纤 光学波束形成网络 射频通道 插损 激光与光电子学进展
2020, 57(7): 070601
中国电子科技集团公司第三十八研究所, 合肥 230088
介绍一种采用光波长路由选择方式实现时延扫描的光学波束形成网络, 波束形成网络具有处理带宽大、电磁兼容性好、传输损耗小、同时多波束能力强等诸多优势。根据介绍的光学同时多波束网络原理框图, 搭建了原理样机, 进行了性能指标测试, 结果表明, 波束形成网络可同时形成多个波束, 并具备很好的宽带性能。
光学波束形成网络 宽带阵列 optical beam forming network broadband array wavelength division multiplex true time delay phased array
中国电子科技集团公司第三十八研究所, 合肥 230088
宽带光控阵列是将微波光子学技术同阵列技术相结合的产物, 它不仅保留了阵列系统的技术优势, 而且具有大带宽、易于同时形成多个波束、抗电磁干扰等特点, 宽带光学波束形成网络正是宽带光控阵列的核心技术。介绍了光学波束形成的基本原理及其宽带特性, 介绍了一种基于光纤色散的光学波束形成技术, 并搭建了光学波束形成网络试验系统, 对试验系统进行了测试, 最后给出结论。
光学波束形成网络 宽带光控阵列 光纤色散 optical beamforming network optically controlled phased broadband array fiber dispersion
1 中国电子科技集团公司第三十八研究所， 安徽 合肥 230088
2 中国科学院合肥物质科学研究院， 安徽 合肥 230031
光子化研究是相控阵雷达的发展趋势，光子晶体以其优异的集成度及光学特性在相控阵雷达光子化研究中具有广泛的应用前景。基于光子晶体波导慢光特性及热光调制原理，设计了应用于相控阵雷达波束形成网路的光实时延迟线。通过优化光子晶体慢光波导参数，所设计光子晶体光实时延迟线可实现延时量为0~36.69 ps的高精度调谐，得到23 GHz以上的延时带宽。通过优化实时延迟线群速度随温度的色散特性，温度每变化1 ℃，延时量变化量在0.36~1.57 ps/mm范围内。所提出的基于光子晶体波导的光实时延迟线，可实现延时量的高效、高精度调谐，相对于传统电域波束形成网络，具有集成度高、瞬时带宽大、调谐精度高等优点，为高频段宽带相控阵雷达波束形成网络的研发提供了理论基础。
材料 光子晶体 相控阵雷达 波束形成网络 光实时延迟线
1 中国科学院上海光学精密机械研究所,上海 201800
2 中国科学院大学,北京 100049
3 中国电子科技集团第五十一研究所,上海 201802
设计了一种收发一体化的光控相控阵天线系统.该系统中,采用基于微光学元件堆栈集成技术实现真时延的产生.天线系统通过光域内的延迟控制实现微波射频域的波束控制.对系统接收模式状态进行实验验证,±10.6°、±30.8°波束指向的暗室实验结果表明,在2~6GHz宽带微波信号下,±10.6°指向角的最大指向角误差为3.1°,±30.8°指向角的最大指向角误差为1.2°.相控阵天线系统在2GHz频点动态范围约为71 dB左右.该光控相控阵系统能够实现与宽带射频信号频率无关的波束指向及一维平面内方位向运动物体的跟踪.
微波光子学 光控相控阵天线 光学多波束形成网络 无波束倾斜 发射模式 接收模式 Microwave photonics Optically controlled phased array antenna Optical beamforming network Beam squint free Transmit mode Receive mode 光子学报
2015, 44(11): 1125002
清华大学集成光电子学国家重点实验室, 北京 100084
提出一种新型的基于宽谱光源和色散器件结合的光控波束形成网络(OCBFN)方案,与利用独立激光器的方案进行了比较,给出了该方案的工作原理和延时链路理论分析,并通过实验验证了该方案实现光控延时的可行性。实验中利用掺铒光纤放大器(EDFA)作为宽谱光源,10 km单模光纤(SMF)作为色散器件实现光路延时,可调谐光滤波器选择光路的工作波长,利用矢量网络分析仪产生微波信号并测量信号延时特性,在9.25～10.25 GHz微波频段中,实验测得的系统延时范围、延时精度及真延时特性(延时大小与微波信号频率无关)验证了基于宽谱光源的可调谐光控微波延时方案的可行性。
光电子学 光控波束形成网络 宽谱光源 真延时
