光子波束成形单元、发射系统和接收系统技术方案

光子波束成形单元包括：第一端口；光学干涉单元的网络，包括多个光学互连的光学干涉单元，被配置使得光学干涉单元的网络用作光学矩阵乘法器，光学矩阵乘法器具有用于光子波束成形发射和光子波束成形接收中的一者的传输矩阵；以及第二端口，经由光学干涉单元的网络与第一端口光学耦接，用于光子波束成形发射的传输矩阵将第一端口处的第一阵列的输入光学信号转换成第二端口处的第二阵列的输出光学信号，第二阵列的输出光学信号中的输出光学信号彼此具有等相位差；用于光子波束成形接收的传输矩阵将第二端口处的第三阵列的输入光学信号转换成第一端口处的第四阵列的输出光学信号，第四阵列的输出光学信号中的输出光学信号分别对应不同的方向角。分别对应不同的方向角。分别对应不同的方向角。

【技术实现步骤摘要】
光子波束成形单元、发射系统和接收系统


[0001]本公开涉及光子波束成形领域，特别是涉及一种光子波束成形单元、光子波束成形发射系统和光子波束成形接收系统。

技术介绍

[0002]波束成形，或成为波束赋形、空域滤波，是一种使用传感器阵列定向发送和接收信号的信号处理技术。波束成形技术通过调整相位阵列的基本单元的参数，使得某些角度的信号获得相长干涉，而另一些角度的信号获得相消干涉。波束成形既可以用于信号发射端，也可以用于信号接收端，在雷达、通信系统、射电天文学等领域具有广泛的应用。
[0003]在相关技术中，波束成形是通过电域波束成形网络实现某个给定方向的信号的发射或接收。基于光子技术的波束成形网络仍然具有广阔的研究前景。

技术实现思路

[0004]提供一种缓解、减轻或者甚至消除上述问题中的一个或多个的机制将是有利的。
[0005]根据本公开的一方面，提供了一种光子波束成形单元，包括：第一端口；光学干涉单元的网络，包括多个光学互连的光学干涉单元，多个光学互连的光学干涉单元被配置使得光学干涉单元的网络用作光学矩阵乘法器，光学矩阵乘法器具有用于光子波束成形发射和光子波束成形接收中的一者的传输矩阵；以及第二端口，经由光学干涉单元的网络与第一端口光学耦接，用于光子波束成形发射的传输矩阵将第一端口处的第一阵列的输入光学信号转换成第二端口处的第二阵列的输出光学信号，第二阵列的输出光学信号中的输出光学信号彼此具有等相位差；用于光子波束成形接收的传输矩阵将第二端口处的第三阵列的输入光学信号转换成第一端口处的第四阵列的输出光学信号，第四阵列的输出光学信号中的输出光学信号分别对应不同的方向角。
[0006]根据本公开的另一方面，提供了一种光子波束成形发射系统，包括：如上所述的光子波束成形单元，其中，光学干涉单元的网络的传输矩阵用于光子波束成形发射；光源，与第一端口光学耦接，用于产生第一阵列的输入光学信号；以及天线单元，与第二端口光学耦接，用于发射第二阵列的输出光学信号。
[0007]根据本公开的另一方面，提供了一种光子波束成形接收系统，包括：如上所述的光子波束成形单元，光学干涉单元的网络的传输矩阵用于光子波束成形接收；天线单元，与第二端口光学耦接，用于从接收信号中拾取第三阵列的输入光学信号，第三阵列的输入光学信号中的光学信号具有第一方向角；接收器单元，与第一端口光学耦接，用于探测第四阵列的输出光学信号中的光学信号的相应光强，第四阵列的输出光学信号中的每个光学信号的光强反比于该光信号对应的方向角与第一方向角之差。
[0008]根据在下文中所描述的实施例，本公开的这些和其它方面将是清楚明白的，并且将参考在下文中所描述的实施例而被阐明。
附图说明
[0009]在下面结合附图对于示例性实施例的描述中，本公开的更多细节、特征和优点被公开，在附图中：
[0010]图1是根据本公开示例性实施例的光子波束成形单元的结构的示意性视图；
[0011]图2是根据本公开另一示例性实施例的光子波束成形单元的结构的示意性视图；
[0012]图3是根据本公开示例性实施例的光子波束成形发射系统的示意性框图；
[0013]图4是根据本公开示例性实施例的在图3的光子波束成形发射系统中的单波长光源的示意性框图；
[0014]图5是根据本公开示例性实施例的在图3的光子波束成形发射系统中的多波长光源的示意性框图；
[0015]图6是根据本公开示例性实施例的光子波束成形接收系统的示意性框图；
[0016]图7是根据本公开示例性实施例的在图6的光子波束成形接收系统中的单波长光信号接收器单元的示意性框图；
[0017]图8是根据本公开示例性实施例的在图6的光子波束成形接收系统中的多波长光信号接收器单元的示意性框图；
[0018]图9是根据本公开示例性实施例的光子波束收发系统的示意性框图。
具体实施方式
[0019]将理解的是，尽管术语第一、第二、第三等等在本文中可以用来描述各种元件、部件、区、层和/或部分，但是这些元件、部件、区、层和/或部分不应当由这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分相区分。因此，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可以被称为第二元件、部件、区、层或部分而不偏离本公开的教导。
[0020]诸如“在
…
下面”、“在
…
之下”、“较下”、“在
…
下方”、“在
…
之上”、“较上”等等之类的空间相对术语在本文中可以为了便于描述而用来描述如图中所图示的一个元件或特征与另一个(些)元件或特征的关系。将理解的是，这些空间相对术语意图涵盖除了图中描绘的取向之外在使用或操作中的器件的不同取向。例如，如果翻转图中的器件，那么被描述为“在其他元件或特征之下”或“在其他元件或特征下面”或“在其他元件或特征下方”的元件将取向为“在其他元件或特征之上”。因此，示例性术语“在
…
之下”和“在
…
下方”可以涵盖在
…
之上和在
…
之下的取向两者。诸如“在
…
之前”或“在
…
前”和“在
…
之后”或“接着是”之类的术语可以类似地例如用来指示光穿过元件所依的次序。器件可以取向为其他方式(旋转90度或以其他取向)并且相应地解释本文中使用的空间相对描述符。另外，还将理解的是，当层被称为“在两个层之间”时，其可以是在该两个层之间的唯一的层，或者也可以存在一个或多个中间层。
[0021]本文中使用的术语仅出于描述特定实施例的目的并且不意图限制本公开。如本文中使用的，单数形式“一个”、“一”和“该”意图也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。将进一步理解的是，术语“包括”和/或“包含”当在本说明书中使用时指定所述及特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件
和/或其群组。如本文中使用的，术语“和/或”包括相关联的列出项目中的一个或多个的任意和全部组合，并且短语“A和B中的至少一个”是指仅A、仅B、或A和B两者。
[0022]将理解的是，当元件或层被称为“在另一个元件或层上”、“连接到另一个元件或层”、“耦合到另一个元件或层”或“邻近另一个元件或层”时，其可以直接在另一个元件或层上、直接连接到另一个元件或层、直接耦合到另一个元件或层或者直接邻近另一个元件或层，或者可以存在中间元件或层。相反，当元件被称为“直接在另一个元件或层上”、“直接连接到另一个元件或层”、“直接耦合到另一个元件或层”、“直接邻近另一个元件或层”时，没有中间元件或层存在。然而，在任何情况下“在
…
上”或“直接在
…
上”都不应当被解释为要求一个层完全覆盖下面的层。
[0023本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光子波束成形单元，包括：第一端口；光学干涉单元的网络，包括多个光学互连的光学干涉单元，其中，所述多个光学互连的光学干涉单元被配置使得所述光学干涉单元的网络用作光学矩阵乘法器，所述光学矩阵乘法器具有用于光子波束成形发射和光子波束成形接收中的一者的传输矩阵；以及第二端口，经由所述光学干涉单元的网络与所述第一端口光学耦接，其中，用于光子波束成形发射的所述传输矩阵将所述第一端口处的第一阵列的输入光学信号转换成所述第二端口处的第二阵列的输出光学信号，其中，所述第二阵列的输出光学信号中的输出光学信号彼此具有等相位差，并且其中，用于光子波束成形接收的所述传输矩阵将所述第二端口处的第三阵列的输入光学信号转换成所述第一端口处的第四阵列的输出光学信号，其中，所述第四阵列的输出光学信号中的输出光学信号分别对应不同的方向角。2.如权利要求1所述的光子波束成形单元，其中，所述多个光学互连的光学干涉单元中的每一个包括马赫
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曾德尔干涉仪，所述马赫
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曾德尔干涉仪包括：第一移相器模块，包括一个或两个第一移相器，用于改变所述马赫
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曾德尔干涉仪的分束比；以及第二移相器模块，包括一个或两个第二移相器，用于将所述马赫
‑
曾德尔干涉仪的一个输出的相位进行移位，并且其中，所述多个光学互连的光学干涉单元中的各马赫
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曾德尔干涉仪的第一和第二移相器模块被配置使得所述光学矩阵乘法器具有所述传输矩阵。3.如权利要求2所述的光子波束成形单元，其中，每个所述马赫
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曾德尔干涉仪包括两个输入臂、两个干涉臂和两个输出臂，其中，所述两个干涉臂中的至少一个上设置有所述第一移相器模块的一个第一移相器，并且其中，所述两个输入臂中的至少一个上或者所述两个输出臂中的至少一个上设置有所述第二移相器模块的一个第二移相器。4.如权利要求2所述的光子波束成形单元，其中，所述光学干涉单元的网络包括彼此级联的第一子网络、第二子网络和第三子网络，并且其中，所述多个光学互连的光学干涉单元中的各马赫
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曾德尔干涉仪被配置使得所述第一子网络、所述第二子网络和所述第三子网络分别具有对所述传输矩阵进行奇异值分解而得到的第一酉矩阵、对角矩阵和第二酉矩阵作为各自的传输矩阵。5.如权利要求2所述的光子波束成形单元，其中，所述多个光学互连的光学干涉单元中的各马赫
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曾德尔干涉仪被配置使得所述传输矩阵为酉矩阵。6.如权利要求1所述的光子波束成形单元，其中，所述多个光学互连的光学干涉单元中的每一个包括从光子晶体和环形谐振器组成的组中选择的一项。7.一种光子波束成形发射系统，包括：如权利要求1至6中任一项所述的光子波束成形单元，其中，所述光学干涉单元的网络的所述传输矩阵用于光子波束成形发射；光源，与所述第一端口光学耦接，用于产生所述第一阵列的输入光学信号；以及天线单元，与所述第二端口光学耦接，用于发射所述第二阵列的输出光学信号。8.如权利要求7所述的系统，其中，所述光源包括：
激光器，用于产生具有单一波长的光输出；调制器，与所述激光器光学耦接，用于调制...

【专利技术属性】
技术研发人员：李强，田野，刘胜平，赵洋，王玮，
申请(专利权)人：联合微电子中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：