モード干渉計遅延線を用いた位相アレイアンテナシステム | JoVE Visualize

科学分野:

フォトニクスおよび光学工学
光ファイバーセンシングおよび通信

背景:

位相配列アンテナ（PAA）システムでは、低消費電力とコンパクトな設計を提供する数モードファイバー（FMF）と数モードファイバーグレーティング（FMFG）が遅延チューニングによく使用されます。
現在のFMFGベースの遅延チューニングメカニズムは、離散的な調整によって制限されており、最適なパフォーマンスを妨げています。

研究の目的:

FMFGベースの遅延線（DL）における連続遅延のデモンストレーション。
新規DLを使用した1x4 PAAシステムの構築とテストによる動的なビームステアリング。

主な方法:

数モード長周期ファイバーグレーティング（FM-LPFG）を備えた数モードファイバー（FMF）モード干渉計を使用したDLの開発。
LP01モードとLP11モード間のカップリング比を動的に調整して連続遅延チューニングを実現する数モード偏光コントローラ（FM-PC）の実装。
融着接続の横方向コアオフセットや搬送波周波数オフセットなどの遅延特性とエラーソースの分析。
製造されたDLを使用した1x4 PAAシステムの構築と実験的検証。

主要な成果:

FMFGベースのDLにおける連続遅延チューニングの最初の実証を達成しました。
シミュレーションと実験により、連続遅延チューニング機能が確認されました。
DLのパフォーマンスに影響を与える製造パラメータ（融着接続の横方向コアオフセット）と運用条件（搬送波周波数オフセット）の影響を分析しました。
1x4 PAAシステムは、遠方界放射パターンテストを通じて、スキューのないビームステアリング能力を実証しました。

結論:

FM-PCを備えた提案されたFM-LPFGベースのDLは、離散的なFMFGシステムの制限を克服する連続遅延チューニングを可能にします。
開発されたPAAシステムは、動的でスキューのないビームステアリングを達成しました。
この研究は、より高度で柔軟な光ファイバー制御位相配列アンテナシステムの道を開きます。