本發(fā)明屬于微波光子學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于光開關(guān)的波束掃描光控相控陣?yán)走_(dá)，其可實現(xiàn)波長快速切換。

背景技術(shù)：

光控相控陣?yán)走_(dá)的波束形成的角度是由光波長所決定的，因此，其角度的掃描速率則取決于波長切換的速度。隨著相控陣?yán)走_(dá)在軍事上的發(fā)展和進(jìn)步，快速的掃描速率已經(jīng)成為越來越重要的需求。

國內(nèi)外已提出許多光控相控陣波束形成方案，但是，這些方案都存在許多弊端，首先，相控陣?yán)走_(dá)的波束切換時間受到激光器波長切換時間的限制，通常掃頻激光器是由快速可調(diào)諧光濾波器和寬帶增益介質(zhì)構(gòu)成，因此，其波長掃描的速率則取決于增益介質(zhì)和可調(diào)諧光濾波器的速度決定。由于掃頻激光器的切換方式是基于機(jī)械切換，因此其波長切換時間僅可達(dá)到毫秒級，這遠(yuǎn)小于實際應(yīng)用中所需的微秒級掃描速度。因此，需要實現(xiàn)波長快速切換的波束掃描方式，從而代替相控陣?yán)走_(dá)中的可調(diào)諧激光器波長切換速度慢的不足，進(jìn)一步滿足軍事上的要求。我們采用納秒級光開關(guān)，通過程序控制的方法對波長進(jìn)行周期性切換，不僅可實現(xiàn)納秒級的波長切換時間，而且其掃描方式也可通過程序根據(jù)實際需求進(jìn)行選擇。另外，采用射頻電子波束形成網(wǎng)絡(luò)體積巨大，通過移相器控制射頻信號的相位易存在波束偏移，信號的瞬時帶寬受到孔徑渡越時間的限制，同時，為了提高雷達(dá)的分辨能力、識別能力、對抗反輻射導(dǎo)彈襲擊的能力以及解決多目標(biāo)成像的問題，相控陣?yán)走_(dá)必須采用具有大瞬時帶寬的寬帶信號。為了解決這一問題，使相控陣天線在寬角度掃描情況下具有處理寬帶信號的能力，我們采用色散光纖延時網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了波束指向靈活可控。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種基于光開關(guān)的波束掃描光控相控陣?yán)走_(dá)，其可實現(xiàn)對波長進(jìn)行快速掃描，并且通過對延時網(wǎng)絡(luò)色散長度的選取實現(xiàn)波束掃描角度的控制。

本發(fā)明提供一種基于光開關(guān)的波束掃描光控相控陣?yán)走_(dá)，包括：

一多波長激光器；

一波長切換單元，其輸入端與多波長激光器的輸出端連接；

一光放大器，其輸入端與波長切換單元的輸出端連接；

一光纖，其一端與光放大器輸出端連接；

一調(diào)制器，其輸入端與光纖的另一端連接，該調(diào)制器調(diào)制雷達(dá)信號；

一光分束器，其輸入端與調(diào)制器的輸出端連接；

一單模光纖陣列，其一端與光分束器輸出端連接；

一色散光纖陣列，其每一端與對應(yīng)的單模光纖陣列的一端連接；

一幅度控制器陣列，每一幅度控制器陣列的輸入端與對應(yīng)的色散光纖陣列連接；

一移相器陣列，其每一輸入端與幅度控制器陣列每一輸出端連接；

一光電探測器，其每一輸入端與移相器陣列每一輸出端連接。

本發(fā)明的有益效果是，其能夠?qū)崿F(xiàn)波長的快速切換，以及掃描角度的控制。

附圖說明

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，現(xiàn)在結(jié)合具體實例，并參照附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，其中：

圖1是本發(fā)明的原理結(jié)構(gòu)圖；

圖2是波長切換單元的多波長快速切換原理圖。

具體實施方式

請參閱圖1所示，本發(fā)明提供一種基于光開關(guān)的波束掃描光控相控陣?yán)走_(dá)，包括：

一多波長激光器1，該多波長激光器1中的每個光載波的波長可以獨立控制，根據(jù)需求，對多波長激光器1各輸出端進(jìn)行選擇與設(shè)置，使其相鄰波長間隔保持0.1nm，中心頻率為1545nm，輸出的每個光載波幅度相位保持一致，每個光載波時間上為連續(xù)光；

一波長切換單元2，其輸入端與多波長激光器1的輸出端連接，所述波長切換單元2的切換時間小于10ns，根據(jù)多波長激光器1的輸出波長間隔，編寫光開關(guān)程序使得多個光載波在時域上實現(xiàn)分離，光開關(guān)為1×8的納秒級高速電光開關(guān)，其切換時間小于10ns，損耗小于5dbm，從而實現(xiàn)波長在所需范圍內(nèi)進(jìn)行反復(fù)快速的掃描，也可通過編寫開關(guān)程序，實現(xiàn)對某一波長的鎖定，實現(xiàn)對特定方向的檢測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某一方向有異物時，可以將其鎖定在其對應(yīng)的波長上，從而進(jìn)一步對物體分析并采取相應(yīng)措施；

一光放大器3，其輸入端與波長切換單元2的輸出端連接，輸出的光載波經(jīng)過光纖放大器(edfa)對鏈路的損耗進(jìn)行補償，使得8個通道的信號的功率大小能夠達(dá)到各器件的最佳工作狀態(tài)，光放大器3的放大倍數(shù)以及3db帶寬，均根據(jù)鏈路所需進(jìn)行選擇；

一光纖4，其一端與光放大器3輸出端連接，為普通單模光纖，對光進(jìn)行傳輸；

一調(diào)制器5，其輸入端與光纖4的另一端連接，，將放大后的光載波輸入到強(qiáng)度調(diào)制器5，被發(fā)射的雷達(dá)信號在調(diào)制器5中進(jìn)行電光轉(zhuǎn)換調(diào)制，該調(diào)制器5調(diào)制雷達(dá)信號，將雷達(dá)信號調(diào)制到光載波上實現(xiàn)在光域上對電信號的傳輸，該調(diào)制器5的帶寬大于20ghz，半波電壓小于4v，雷達(dá)信號中心頻率為10ghz，帶寬為4ghz，通過偏置電壓反饋電路板控制調(diào)制器5的工作點，可以使其穩(wěn)定工作在所需狀態(tài)上，輸出信號達(dá)到穩(wěn)定；

一光分束器6，其輸入端與調(diào)制器5的輸出端連接，將調(diào)制后的光經(jīng)過1：8的光分束器分成8路，構(gòu)成8個通道，該8個通道的信號所攜帶信息完全一致，分束后的8路光信號分別進(jìn)入8路光延時網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)相位的改變；

一單模光纖陣列7，其一端與光分束器6輸出端連接；

一色散光纖陣列8，其每一端與對應(yīng)的單模光纖陣列7的一端進(jìn)行熔接；

其中單模光纖陣列7和色散光纖陣列8中的每一通道的連接方式為，單模光纖和色散光纖構(gòu)成的延時線總長度可根據(jù)實際需求設(shè)定為100-2000m，相鄰光纖之間的色散光纖8的長度差為18.5m，色散系數(shù)為-140ps/nm.km，8個通道的延時均由不同長度的單模光纖7和色散光纖8構(gòu)成，他們的總長度保持一致，色散光纖8的長度以固定差值的長度分布，相應(yīng)的單模光纖7的長度也以對應(yīng)的差值分布，形成如圖1中虛線所示的通道之間的延時差，使得8個通道的光產(chǎn)生不同的相位，從而實現(xiàn)波束掃描角度的控制。

一幅度控制器陣列9，每一幅度控制器陣列9的輸入端與對應(yīng)的色散光纖陣列8連接，對經(jīng)過延時后的光幅度進(jìn)行微調(diào)，補償因鏈路損耗的不同造成的差異，從而保證8路光信號的幅度一致；

一移相器陣列10，其每一輸入端與幅度控制器陣列9每一輸出端連接，。

其中單模光纖陣列7、色散光纖陣列8、幅度控制器陣列9和移相器陣列10的通道數(shù)為4-64，移相器陣列10用于補償由于外界環(huán)境的影響以及系統(tǒng)誤差造成的相位偏差。

一光電探測器11，其每一輸入端與移相器陣列10每一輸出端連接。

其中光電探測器11的帶寬大于20ghz，響應(yīng)度大于0.95a/w，將8個通道的光信號分別轉(zhuǎn)換成電信號。

參閱圖2所示，為波長切換單元的多波長快速切換原理圖，多波長激光器1輸出的光載波為時間上連續(xù)，頻率上為中心頻率1545nm，相鄰波長間隔保持0.1nm，為達(dá)到波長切換效果，即某一時刻僅有某一波長的光，一個周期內(nèi)不同時刻不同波長的光呈現(xiàn)掃描狀態(tài)，本發(fā)明利用程控光開關(guān)的方法實現(xiàn)，通過光開關(guān)對8個通道的光進(jìn)行開斷狀態(tài)的控制，使得8個通道不同波長的光在不同時刻輸出，從而實現(xiàn)了多波長快速切換。

以上所述的具體實施事例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步的說明。應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施事例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。