如果将微波信号经光电调制器转换为光信号，然后采用光学方法使光信号传播不同光程从而达到时延控制的目的，最后采用光电转换元件将光信号还原为微波信号，称为光学真时延（OTTD），即光纤延迟线。

基于OTTD的光控相控阵天线系统中，相控阵天线是通过到达每个发射元的信号间产生一定的相对相移来实现波束扫描的，其中的关键技术是TTD技术。传统电信号真时延时器件有两种。一是采用金属线，通过控制金属线的长度达到延时的目的；二是采用移相器，通过对不同单元的相位控制达到对波面的控制。前者缺点是体积大、质量大、易受电磁干扰等；后者缺点是：移相只是针对单一频率，对有一定谱宽的微波信号，移相器会使波束指向偏移。

与电移相器相比，OTTD技术具有以下优点：宽带特性，光纤可以在很宽的频带内保持低损耗和传输损耗的平坦性、不受电磁干扰、便于实现远程控制；由于光载波频率极高，信号带宽相对光载波频率极小，线路具有稳定的传输特性。同时将使系统质量减轻，体积减小，无相互辐射干扰。

光子真时延目前已提出了许多不同方案，按照时延的机理可将光子真时延技术大致分成通过改变光纤物理长度实现不同延时和通过改变承载微波信号的光波波长实现不同时延两种方法。前者对激光器的要求不高，但是采用的元器件数量大、结构复杂，损耗和噪声大，由于需要变换光纤的物理长度，无法实现高精度和连续扫描。而改变波长实现时延量切换的方法是采用一定规律排列的色散元件，通过改变光源的波长产生不同的光路时延，从而得到不同的时延差，最终实现波束扫描，该方法具有较大扫描角度和较高扫描精度，缺点是对器件和制造工艺的要求比较高。

目前，实现OTTD的技术途径有如下几种方法。

（1） 基于电切换和光纤环的OTTD

该OTTD采用电开关切换，使RF信号调制到不同的激光器从而经过不同长度的光纤，实现不同的时延。特点是结构复杂、造价昂贵、插损大。

（2） 基于光切换和光纤环的OTTD

该方案是用光开关对光路进行切换的。该类OTTD的延时完全由光纤长度决定，理论上时延可以任意场，切换时间、隔离度、插入损耗等主要指标由光开关决定。对大型相控阵雷达，由于阵面口径大，需进行的时延补偿较长，因此采用基于光开关切换和光纤环的OTTD是合适的选择。如对20m口径天线的L波段相控阵雷达，在扫描角为60°时，其对应的最大时延电长度为17m。但是，该方案与OTTD方案同样存在结构复杂的问题。

（3） 基于空间光调制器和偏振分束器的OTTD

该方案采用液晶空间光调制器（LC-SLM）对空间光束进行并行处理，基于偏振分束器和棱镜组实现不同偏振态的延迟差异，该方案的优点是空间光路并行处理，由于SLM的像素较高，完全能够满足对以上辐射单元的相控阵需求。

（4） 基于可调谐激光器和色散器件的OTTD

该类OTTD的基本工作原理是，改变可调谐激光器的光波频率，产生不同频率的光载波，光经过具有色散特性的光纤、光栅棱镜或光纤光栅实现不同的时延。

目前通过二元光纤延迟线结构应用最为广泛，其原理也最为简单，如图所示的OTTD结构为一个5 bit 的单通道光时延示意图，该结构主要由2×2光开关和固定长度光纤构成，通过光开关切换信号传输光路从而控制时延，图中所示的这一OTTD可实现32个不同的时延量。

基于光开关和固定长度光纤的波束成形方式具有诸多优点：其寿命长、结构实现简单、性能稳定、宽带宽、可实现相控阵天线波束的高精度数字式控制。对于口径较大的大型相控阵雷达，所需时延补偿量较大，因此采用基于光开关切换的OTTD是较佳选择。但是这种波束成形方式也有其缺点，由于光开关的损耗特性，对于5 bit 以上时延系统，需采用更为复杂的光路来降低损耗；受到光纤切割精度的限制，固定长度光纤的时延步长相对较大，现阶段光纤的切割精度为1 mm ，存在 5 ps 的时延误差。