สายหน่วงเวลาใยแก้วนำแสงที่ใช้สวิตช์ออปติคอล

หลักการหน่วงเวลาของสายไฟเบอร์ออปติก

ในการประมวลผลสัญญาณออปติคัลแบบออปติคัล ใยแก้วนำแสงสามารถทำหน้าที่ต่างๆ เช่น การหน่วงเวลาของสัญญาณ การขยายสัญญาณ การรบกวนสัญญาณ ฯลฯ การนำฟังก์ชันเหล่านี้ไปใช้อย่างเหมาะสมสามารถประมวลผลข้อมูลในสาขาออปติคัลแบบออปติคัลได้ หนึ่งในนั้นคือ ฟังก์ชันหน่วงเวลาของใยแก้วนำแสง ซึ่งสามารถนำมาใช้เป็นสายหน่วงเวลาใยแก้วนำแสงได้ ยกตัวอย่างเช่น ใยแก้วนำแสงโหมดเดี่ยวทั่วไป เมื่อส่งสัญญาณแสงที่ความยาวคลื่น 1550 นาโนเมตร ระยะการส่งสัญญาณ 200 เมตร จะเกิดการหน่วงเวลา 1 ไมโครวินาที และมีค่าการสูญเสียการแทรกเพียง 0.04 เดซิเบล เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว การสูญเสียการแทรกที่เกิดจากสายหน่วงเวลาไมโครเวฟแบบดั้งเดิมนั้นมีค่าหลายสิบเดซิเบล และสายหน่วงเวลาใยแก้วนำแสงช่วยลดการสูญเสียการแทรกได้เกือบ 2 เท่า ซึ่งช่วยเพิ่มขีดความสามารถในการแข่งขันของสายหน่วงเวลาใยแก้วนำแสงได้อย่างมาก นอกจากนี้ ใยแก้วนำแสงสายหน่วงเวลาออปติกนอกจากนี้ยังมีคุณสมบัติขนาดเล็ก น้ำหนักเบา แบนด์วิดท์หน่วงเวลาสูง ความสามารถในการป้องกันการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่แข็งแกร่ง และกลายเป็นคู่แข่งสำคัญของสายหน่วงเวลาไมโครเวฟ และสามารถแทนที่สายหน่วงเวลาไมโครเวฟได้อย่างสมบูรณ์ในหลายสาขา เมื่อเทียบกับสายหน่วงเวลาไมโครเวฟแบบเดิม สายหน่วงเวลาใยแก้วนำแสงมีแบนด์วิดท์เวลาสูง ซึ่งบ่งชี้ว่าระบบมีความละเอียดในการวัดความถี่ที่ดี ความไวสูง และความสามารถในการสกัดกั้นสัญญาณสูง และสามารถตอบสนองความต้องการของระบบเรดาร์ความละเอียดสูง เช่น สายหน่วงเวลา ความถี่การทำงานของ FDL สูงมาก อาจสูงกว่า 100 GHz มาก เมื่อเทียบกับสายหน่วงเวลาคลื่นเสียงผิวดินที่มีความถี่การทำงานหลายร้อยเมกะเฮิรตซ์ และสายหน่วงเวลา CCD ที่มีความถี่การทำงานหลายสิบเมกะเฮิรตซ์ เมื่อเทียบกับหลายลำดับความสำคัญ และจากแนวโน้มในอนาคต เรดาร์สื่อสารและระบบอื่นๆ จะเปลี่ยนไปเป็นย่านความถี่สูง FDL จึงเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญ นอกจากนี้ สายหน่วงเวลาใยแก้วนำแสงยังมีคุณสมบัติที่การสูญเสียของหน่วยหน่วงเวลาไม่ขึ้นกับความถี่ ข้อได้เปรียบเฉพาะของสายหน่วงเวลาใยแก้วนำแสงเหล่านี้พิสูจน์ให้เห็นถึงศักยภาพในการประมวลผลสัญญาณอย่างไม่ต้องสงสัย

การประยุกต์ใช้สายไฟเบอร์ออปติกแบบหน่วงเวลา

หน้าที่พื้นฐานของสายไฟเบอร์ออปติกดีเลย์คือการหน่วงเวลาสัญญาณ ซึ่งสามารถทำหน้าที่จัดเก็บและปรับสมดุลการเลื่อนสัญญาณออปติคัลทั้งหมดโดยใช้การหน่วงเวลา และมีการใช้งานที่หลากหลายในเรดาร์แบบเฟสอาร์เรย์ ระบบสื่อสารใยแก้วนำแสง ระบบคอมพิวเตอร์ออปติคัล และมาตรการตอบโต้ทางอิเล็กทรอนิกส์ ในเรดาร์แบบเฟสอาร์เรย์ เสาอากาศแบบเฟสอาร์เรย์เป็นส่วนประกอบหลัก หน้าที่หลักของเสาอากาศแบบเฟสอาร์เรย์คือการเปลี่ยนฟังก์ชันรูปแบบของลำแสงสังเคราะห์ เพื่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของลำแสงเสาอากาศและการสแกนลำแสงอย่างรวดเร็ว ซึ่งทำได้โดยการควบคุมแอมพลิจูดและข้อมูลเฟสของสัญญาณในชุดเสาอากาศ ดังนั้นสายหน่วงเวลาจึงเป็นส่วนที่ขาดไม่ได้ เมื่อเทียบกับสายหน่วงเวลาไมโครเวฟ FDL มีแบนด์วิดท์ที่ใหญ่กว่าและไม่มีปัญหาเรื่องการเอียงของลำแสง ในเสาอากาศแบบเฟสอาร์เรย์ที่ควบคุมด้วยแสง FDL สามารถจัดสรรเฟสและควบคุมสัญญาณไมโครเวฟได้อย่างแม่นยำ รวมถึงกำจัดสัญญาณรบกวนจากสัญญาณสะท้อน ดังนั้น FDL จึงเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดในเสาอากาศแบบเฟสอาร์เรย์ ในการจำลองเป้าหมายเรดาร์ FDL ถูกใช้เพื่อจำลองสัญญาณในระยะทางที่แตกต่างกัน ด้วยข้อกำหนดของระบบเรดาร์สมัยใหม่สำหรับการจำลองเป้าหมายเรดาร์ เช่น ย่านความถี่สูง ความเร็วในการสลับเป้าหมายที่รวดเร็ว และระยะทางจำลองเป้าหมายที่ยาว สายหน่วงเวลาแบบเดิมยังไม่สามารถตอบสนองความต้องการของระบบเรดาร์ได้ ดังนั้นสายหน่วงเวลาใยแก้วนำแสงจึงกลายเป็นสายหน่วงเวลาเพียงชนิดเดียวที่ใช้งานได้ นอกจากนี้ ในระบบสื่อสารใยแก้วนำแสง FDL ยังสามารถใช้งานการเข้ารหัสสัญญาณและการแคชสัญญาณได้อีกด้วย สรุปได้ว่า สายหน่วงเวลาใยแก้วนำแสงมีการใช้งานที่สำคัญและไม่สามารถทดแทนได้ในหลายสาขา ดังนั้นการศึกษาสายหน่วงเวลาใยแก้วนำแสงประสิทธิภาพสูงจึงมีความสำคัญทางวิทยาศาสตร์อย่างมากต่อการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีโฟตอนไมโครเวฟ.

การออกแบบสายหน่วงเวลาใยแก้วนำแสง

สายหน่วงเวลาใยแก้วนำแสงที่ใช้สวิตช์ออปติคัลจะเลือกเส้นทางแสงที่แตกต่างกันเพื่อให้เกิดความล่าช้าที่แตกต่างกันผ่านสวิตช์ออปติคัล หลักการพื้นฐานของรูปแบบนี้คือการทำให้เกิดความล่าช้าที่แตกต่างกันโดยการเปลี่ยนเส้นทางแสง สายหน่วงเวลาใยแก้วนำแสงแบบแยกส่วนทั่วไป และโครงสร้างทั่วไปแสดงไว้ในภาพ

 

หลังจากส่งสัญญาณออปติคัลแบบมอดูเลตผ่านใยแก้วนำแสงแล้ว อาร์เรย์สวิตช์ออปติคัลจะเลือกเส้นทางแสงที่ทำให้เกิดความล่าช้าที่สอดคล้องกัน และสามารถบรรลุความล่าช้าที่ต้องการได้โดยการเปิดสวิตช์ออปติคัลและตรวจสอบให้แน่ใจว่าสวิตช์ออปติคัลอื่นๆ ปิดอยู่ ข้อดีของสายหน่วงใยแก้วนำแสงประเภทนี้คือสามารถทำให้เกิดความล่าช้าได้มาก วิธีการทำงานก็ง่าย และคุณสมบัติที่สอดคล้องกันจะแตกต่างกันไปตามการเลือกใช้สวิตช์ออปติคัลที่แตกต่างกัน