خط تأخير الألياف الضوئية يعتمد على مفتاح بصري

مبدأ خط تأخير الألياف الضوئية

في معالجة الإشارات الضوئية الكاملة، يمكن للألياف الضوئية تحقيق وظائف تأخير الإشارة، والتوسيع، والتداخل، وما إلى ذلك. يمكن للتطبيق المعقول لهذه الوظائف تحقيق معالجة المعلومات في المجال الضوئي الكامل. من بينها، يمكن تحويل وظيفة تأخير الألياف الضوئية إلى خط تأخير الألياف الضوئية، مع أخذ الألياف الضوئية أحادية الوضع العادية كمثال، عندما يتم نقل الإشارة الضوئية بطول موجة عمل يبلغ 1550 نانومتر، يمكن أن يحقق نقل 200 متر تأخيرًا قدره 1 ميكروثانية، ويكون فقدان الإدخال المصاحب 0.04 ديسيبل فقط. وبالمقارنة، فإن فقدان الإدخال الناتج عن خط تأخير الموجات الدقيقة التقليدي يبلغ عشرات الديسيبل، ويقلل خط تأخير الألياف الضوئية من فقدان الإدخال بما يقرب من مرتبتين من حيث الحجم، مما يحسن بشكل كبير من القدرة التنافسية لخط تأخير الألياف الضوئية. بالإضافة إلى ذلك، الأليافخط تأخير بصرييتميز هذا المنتج أيضًا بصغر حجمه وخفة وزنه وعرض نطاق ترددي كبير، وقدرة عالية على مقاومة التداخل الكهرومغناطيسي، مما يجعله منافسًا قويًا لخطوط تأخير الموجات الدقيقة، ويمكنه استبدالها تمامًا في العديد من المجالات. بالمقارنة مع خطوط تأخير الموجات الدقيقة التقليدية، يتميز خط تأخير الألياف الضوئية بعرض نطاق ترددي عالي، مما يدل على دقة قياس التردد الجيدة، وحساسية عالية، وقدرة عالية على اعتراض الإشارات، ويمكنه تلبية متطلبات أنظمة الرادار عالية الدقة مثل خطوط التأخير. يتميز خط تأخير الألياف الضوئية بتردد تشغيل عالٍ جدًا، يتجاوز 100 جيجاهرتز، مقارنةً بخط تأخير الموجات الصوتية السطحية الذي يعمل بمئات الميغاهرتز، وخط تأخير CCD الذي يعمل بعشرات الميغاهرتز، مقارنةً بعشرات المراتب. وبناءً على توجه رادارات الاتصالات المستقبلية والأنظمة الأخرى نحو نطاق التردد العالي، يُعد خط تأخير الألياف الضوئية ميزة مهمة؛ بالإضافة إلى ذلك، يتميز خط تأخير الألياف الضوئية بخاصية عدم ارتباط خسارة التأخير بالتردد. وتثبت هذه المزايا الفريدة لخطوط تأخير الألياف الضوئية بلا شك إمكاناتها في معالجة الإشارات.

تطبيق خط تأخير الألياف الضوئية

تتمثل الوظيفة الأساسية لخط تأخير الألياف الضوئية في تأخير الإشارة، مما يُمكّن من تحقيق التخزين البصري الكامل ومساواة الإزاحة باستخدام التأخير، وله تطبيقات واسعة في رادار المصفوفة الطورية، وأنظمة اتصالات الألياف الضوئية، وأنظمة الحاسوب البصرية، والتدابير المضادة الإلكترونية. في رادار المصفوفة الطورية، يُعد هوائي المصفوفة الطورية المكون الأساسي، وتتمثل وظيفته الرئيسية في تغيير نمط الشعاع المُركّب، وذلك لتحقيق تغيير في شكل شعاع الهوائي وسرعة مسحه، ويتم تحقيق ذلك من خلال التحكم في معلومات السعة والطور للإشارة في وحدة الهوائي، لذا يُعد خط التأخير جزءًا لا غنى عنه. بالمقارنة مع خط تأخير الموجات الدقيقة، يتميز خط FDL بعرض نطاق ترددي أكبر، ولا يُواجه مشكلة إمالة الشعاع. في هوائي المصفوفة الطورية المُتحكم به بصريًا، يُمكن لخط FDL تحقيق توزيع دقيق للطور والتحكم في إشارة الموجات الدقيقة، وإزالة الضوضاء المصاحبة لإشارة الصدى، مما يجعله الخيار الأمثل لهوائي المصفوفة الطورية. في مُحاكي أهداف الرادار، يُستخدم خط FDL لمحاكاة إشارات لمسافات مُختلفة. مع متطلبات أنظمة الرادار الحديثة لمحاكاة الأهداف الرادارية، مثل نطاق التردد العالي، وسرعة تبديل الأهداف السريعة، ومسافة محاكاة الأهداف الطويلة، لم تُلبِّ خطوط التأخير التقليدية متطلبات أنظمة الرادار، لذا أصبحت خطوط تأخير الألياف الضوئية هي خطوط التأخير الوحيدة المُستخدمة. بالإضافة إلى ما سبق، يُمكن لخطوط تأخير الألياف الضوئية أيضًا تحقيق وظيفة تشفير الإشارة وتخزينها مؤقتًا في أنظمة اتصالات الألياف الضوئية. باختصار، يُمكن ملاحظة أن خطوط تأخير الألياف الضوئية لها تطبيقات مهمة ومكانة لا غنى عنها في العديد من المجالات، لذا فإن دراسة خطوط تأخير الألياف الضوئية عالية الأداء لها أهمية علمية كبيرة في تطبيقاتها.تكنولوجيا الفوتون الميكروويفي.

تصميم خط تأخير الألياف الضوئية

يختار خط تأخير الألياف الضوئية، المعتمد على المفتاح البصري، مسارات ضوئية مختلفة لتحقيق فترات تأخير زمنية مختلفة عبر المفتاح البصري. يتمثل المبدأ الأساسي لهذا النوع من المخططات في تحقيق فترات تأخير مختلفة عن طريق تغيير المسار البصري. وهو خط تأخير ألياف ضوئية نموذجي منفصل، ويوضح الشكل هيكله النموذجي.

 

بعد نقل الإشارة الضوئية المعدلة عبر الألياف الضوئية، يتم اختيار المسار الضوئي الذي يُولّد التأخير المقابل بواسطة مصفوفة المفاتيح الضوئية، ويمكن تحقيق التأخير المطلوب بتشغيل المفتاح الضوئي وإيقاف تشغيل المفاتيح الضوئية الأخرى. تكمن ميزة هذا النوع من خطوط تأخير الألياف الضوئية في إمكانية تحقيق تأخير كبير، وسهولة التنفيذ، واختلاف الخصائص المقابلة باختلاف اختيار المفاتيح الضوئية المختلفة.