สายหน่วงเวลาใยแก้วนำแสงที่ใช้สวิตช์แสง

หลักการทำงานของสายหน่วงสัญญาณใยแก้วนำแสง

ในการประมวลผลสัญญาณแบบออปติคอลทั้งหมด เส้นใยแก้วนำแสงสามารถทำหน้าที่ต่างๆ เช่น การหน่วงสัญญาณ การขยายสัญญาณ การรบกวน ฯลฯ การประยุกต์ใช้ฟังก์ชันเหล่านี้อย่างเหมาะสมสามารถทำให้การประมวลผลข้อมูลในด้านออปติคอลทั้งหมดเป็นไปได้ ในบรรดาฟังก์ชันเหล่านั้น ฟังก์ชันการหน่วงสัญญาณของเส้นใยแก้วนำแสงสามารถนำมาสร้างเป็นสายหน่วงสัญญาณใยแก้วนำแสงได้ โดยยกตัวอย่างเช่น เส้นใยแก้วนำแสงแบบโหมดเดี่ยวทั่วไป เมื่อส่งสัญญาณแสงที่ความยาวคลื่นใช้งาน 1550 นาโนเมตร การส่งสัญญาณในระยะ 200 เมตร สามารถหน่วงสัญญาณได้ 1 ไมโครวินาที และการสูญเสียการแทรกสัญญาณเพียง 0.04 เดซิเบลเท่านั้น ในขณะที่การสูญเสียการแทรกสัญญาณที่เกิดจากสายหน่วงสัญญาณไมโครเวฟแบบดั้งเดิมนั้นมีค่าหลายสิบเดซิเบล และสายหน่วงสัญญาณใยแก้วนำแสงช่วยลดการสูญเสียการแทรกสัญญาณลงได้เกือบ 2 เท่า ซึ่งช่วยเพิ่มความสามารถในการแข่งขันของสายหน่วงสัญญาณใยแก้วนำแสงได้อย่างมาก นอกจากนี้ เส้นใยแก้วนำแสงยังมีคุณสมบัติอื่นๆ อีกมากมายสายหน่วงเวลาออปติกนอกจากนี้ ยังมีคุณสมบัติเด่นคือ ขนาดเล็ก น้ำหนักเบา ผลิตภัณฑ์แบนด์วิดท์หน่วงเวลาสูง ความสามารถในการต้านทานการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าสูง และเป็นคู่แข่งที่แข็งแกร่งของสายหน่วงเวลาไมโครเวฟ อีกทั้งยังสามารถทดแทนสายหน่วงเวลาไมโครเวฟได้อย่างสมบูรณ์ในหลายสาขา เมื่อเทียบกับสายหน่วงเวลาไมโครเวฟแบบดั้งเดิม สายหน่วงเวลาใยแก้วนำแสงมีผลิตภัณฑ์แบนด์วิดท์เวลาสูง ซึ่งแสดงให้เห็นว่าระบบมีความละเอียดในการวัดความถี่ที่ดี มีความไวสูง และมีความสามารถในการดักจับสัญญาณสูง และสามารถตอบสนองความต้องการของระบบเรดาร์ความละเอียดสูงได้ เช่นเดียวกับสายหน่วงเวลาทั่วไป และความถี่ในการทำงานของ FDL นั้นสูงมาก สามารถสูงกว่า 100 GHz มาก เมื่อเทียบกับสายหน่วงเวลาคลื่นเสียงพื้นผิวที่มีความถี่ในการทำงานหลายร้อยเมกะเฮิร์ตซ์ และสายหน่วงเวลา CCD ที่มีความถี่ในการทำงานหลายสิบเมกะเฮิร์ตซ์ ซึ่งแตกต่างกันหลายลำดับความมาก และจากแนวโน้มในอนาคตของระบบเรดาร์สื่อสารและระบบอื่นๆ ที่จะเปลี่ยนไปใช้ย่านความถี่สูง FDL จึงเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญ นอกจากนี้ สายหน่วงเวลาใยแก้วนำแสงยังมีคุณสมบัติที่ว่า การสูญเสียการหน่วงเวลาต่อหน่วยไม่ขึ้นอยู่กับความถี่ ข้อได้เปรียบที่เป็นเอกลักษณ์ของสายหน่วงเวลาใยแก้วนำแสงเหล่านี้พิสูจน์ให้เห็นถึงศักยภาพในการประมวลผลสัญญาณได้อย่างไม่ต้องสงสัย

การประยุกต์ใช้สายหน่วงเวลาใยแก้วนำแสง

หน้าที่พื้นฐานของสายหน่วงสัญญาณใยแก้วนำแสง (Fiber optic delay line หรือ FDL) คือการหน่วงสัญญาณ ซึ่งสามารถทำให้เกิดฟังก์ชันการจัดเก็บข้อมูลแบบออปติคอลทั้งหมดและการปรับสมดุลการเลื่อนโดยใช้การหน่วงเวลา และมีการใช้งานที่หลากหลายในเรดาร์แบบอาร์เรย์เฟส ระบบสื่อสารใยแก้วนำแสง ระบบคอมพิวเตอร์แบบออปติคอล และมาตรการต่อต้านทางอิเล็กทรอนิกส์ ในเรดาร์แบบอาร์เรย์เฟส เสาอากาศแบบอาร์เรย์เฟสเป็นส่วนประกอบหลัก หน้าที่หลักของเสาอากาศแบบอาร์เรย์เฟสคือการเปลี่ยนรูปแบบของลำแสงสังเคราะห์ เพื่อให้ได้การเปลี่ยนแปลงรูปร่างของลำแสงเสาอากาศและการสแกนลำแสงอย่างรวดเร็ว และฟังก์ชันนี้ทำได้โดยการควบคุมข้อมูลแอมพลิจูดและเฟสของสัญญาณในหน่วยเสาอากาศ ดังนั้นสายหน่วงสัญญาณจึงเป็นส่วนสำคัญที่ขาดไม่ได้ เมื่อเทียบกับสายหน่วงสัญญาณไมโครเวฟ FDL มีแบนด์วิดท์ที่กว้างกว่า และไม่มีปัญหาเรื่องการเอียงของลำแสง ในเสาอากาศแบบอาร์เรย์เฟสที่ควบคุมด้วยแสง FDL สามารถจัดสรรเฟสและควบคุมสัญญาณไมโครเวฟได้อย่างแม่นยำ และกำจัดสัญญาณรบกวนที่เกี่ยวข้องของสัญญาณสะท้อน ดังนั้น FDL จึงเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดในเสาอากาศแบบอาร์เรย์เฟส ในเครื่องจำลองเป้าหมายเรดาร์ FDL ใช้เพื่อจำลองสัญญาณในระยะทางที่แตกต่างกัน ด้วยข้อกำหนดของระบบเรดาร์สมัยใหม่สำหรับเครื่องจำลองเป้าหมายเรดาร์ เช่น ย่านความถี่สูง ความเร็วในการสลับเป้าหมายที่รวดเร็ว และระยะการจำลองเป้าหมายที่ไกล สายหน่วงเวลาแบบดั้งเดิมจึงไม่สามารถตอบสนองความต้องการของระบบเรดาร์ได้อีกต่อไป ดังนั้นสายหน่วงเวลาใยแก้วนำแสงจึงกลายเป็นสายหน่วงเวลาที่เหมาะสมเพียงอย่างเดียว นอกจากนี้ ในระบบสื่อสารใยแก้วนำแสง สายหน่วงเวลาใยแก้วนำแสงยังสามารถทำหน้าที่เข้ารหัสและแคชสัญญาณได้อีกด้วย โดยสรุปแล้ว จะเห็นได้ว่าสายหน่วงเวลาใยแก้วนำแสงมีการใช้งานที่สำคัญและมีสถานะที่ขาดไม่ได้ในหลายสาขา ดังนั้นการศึกษาเกี่ยวกับสายหน่วงเวลาใยแก้วนำแสงประสิทธิภาพสูงจึงมีความสำคัญทางวิทยาศาสตร์อย่างยิ่งสำหรับการประยุกต์ใช้งานเทคโนโลยีโฟตอนไมโครเวฟ.

การออกแบบสายหน่วงสัญญาณใยแก้วนำแสง

สายหน่วงเวลาใยแก้วนำแสงแบบใช้สวิตช์แสงจะเลือกเส้นทางแสงที่แตกต่างกันเพื่อให้ได้ค่าหน่วงเวลาที่แตกต่างกันผ่านสวิตช์แสง หลักการพื้นฐานของระบบนี้คือการสร้างค่าหน่วงเวลาที่แตกต่างกันโดยการเปลี่ยนเส้นทางแสง นี่คือสายหน่วงเวลาใยแก้วนำแสงแบบแยกส่วนทั่วไป และโครงสร้างทั่วไปแสดงอยู่ในรูป

 

หลังจากสัญญาณแสงที่ถูกปรับความถี่ถูกส่งผ่านใยแก้วนำแสงแล้ว เส้นทางแสงที่สร้างความล่าช้าที่สอดคล้องกันจะถูกเลือกโดยอาร์เรย์สวิตช์แสง และความล่าช้าที่ต้องการสามารถทำได้โดยการเปิดสวิตช์แสงตัวหนึ่งและตรวจสอบให้แน่ใจว่าสวิตช์แสงอื่นๆ ปิดอยู่ ข้อดีของสายหน่วงเวลาใยแก้วนำแสงชนิดนี้คือสามารถสร้างความล่าช้าได้มาก วิธีการสร้างนั้นง่าย และคุณลักษณะที่ได้จะแตกต่างกันไปตามการเลือกสวิตช์แสงที่แตกต่างกัน