Mikrodalğalı optoelektronika, adın təklif etdiyi kimi, mikrodalğanın kəsişməsi vəoptoelektronika. Mikrodalğalı və yüngül dalğalar elektromaqnit dalğalarıdır və tezliklər müxtəlif ölçülü bir çox sifarişdir və müvafiq sahələrdə inkişaf etdirilmiş komponentlər və texnologiyalar çox fərqlidir. Qarışıqda bir-birimizdən faydalana bilərik, ancaq müvafiq olaraq həyata keçirmək çətin olan yeni tətbiq və xüsusiyyətlər əldə edə bilərik.
Optik rabitəmikrodalğalı və fotoelektronların birləşməsinin əsas nümunəsidir. Erkən telefon və teleqraf simsiz rabitə, nəsil, təbliğat və siqnalların qəbulu, bütün istifadə olunan mikrodalğalı cihazlar. Tezlik diapazonu kiçik olduğu üçün aşağı tezlikli elektromaqnit dalğaları istifadə olunur, çünki tezlik diapazonu kiçik və ötürmə qabiliyyəti kiçikdir. Həll yolu, ötürülən siqnalın tezliyini artırmaqdır, tezliyi, daha çox spektr ehtiyatları daha yüksəkdir. Lakin hava yayılmasının itkisindəki yüksək tezlikli siqnal böyükdür, eyni zamanda maneələrlə bloklanmalıdır. Kabel istifadə olunarsa, kabelin itkisi böyükdür və uzun məsafəli bir ötürmə problemdir. Optik lif rabitəsinin ortaya çıxması bu problemlərin yaxşı bir həllidir.Optik lifÇox aşağı ötürmə itkisi var və uzun məsafələrə siqnal ötürmək üçün əla bir daşıyıcıdır. İşıq dalğalarının tezlik diapazonu mikrodalğalardan daha çoxdur və eyni vaxtda bir çox fərqli kanal ötürə bilər. Bu üstünlüklərə görəoptik ötürmə, Optik lif rabitəsi bugünkü məlumat ötürülməsinin onurğasına çevrildi.
Optik rabitə uzun bir tarixi, tədqiqat və tətbiqi çox geniş və yetkindir, burada daha çox şey demək deyil. Bu sənəd əsasən optik ünsiyyətdən başqa son illərdə mikrodalğalı optoelektronikanın yeni tədqiqat məzmununu təqdim edir. Mikrodalğalı soba optoelektronikası əsasən ənənəvi mikrodalğalı elektron komponentləri ilə nail olmaq çətin olan performans və tətbiqi yaxşılaşdırmaq və nail olmaq üçün optoelektronika sahəsindəki metod və texnologiyalardan istifadə edir. Tətbiq perspektivindən, əsasən aşağıdakı üç aspekt daxildir.
Birincisi, thz bandına qədər X-banddan yüksək performanslı, aşağı səs-küylü mikrodalğalı siqnalları yaratmaq üçün optoelektronikanın istifadəsidir.
İkincisi, mikrodalğalı siqnal emalı. Gecikmə, filtrləmə, tezlik dönüşüm, qəbul və s.
Üçüncüsü, analoq siqnalların ötürülməsi.
Bu yazıda müəllif yalnız birinci hissəni, mikrodalğalı siqnalın nəslini təqdim edir. Ənənəvi mikrodalğalı mikrodalğalı millimetr dalğa əsasən III_V mikroelektronik komponentlər tərəfindən yaradılır. Məhdudiyyətləri aşağıdakı məqamlara malikdir: əvvəlcə, yuxarıda 100GHz kimi yüksək tezliklərə görə ənənəvi mikroelektronika daha az və daha az güc istehsal edə bilər, daha yüksək tezlik thz siqnalını verə bilər, heç nə edə bilməzlər. İkincisi, faza səs-küyünü azaltmaq və tezlik sabitliyini yaxşılaşdırmaq üçün orijinal cihazı olduqca aşağı bir temperatur mühitində yerləşdirmək lazımdır. Üçüncüsü, tezlikli modulyasiya tezliyi dönüşümün geniş çeşidinə nail olmaq çətindir. Bu problemləri həll etmək üçün optoelektronik texnologiya rol oynaya bilər. Əsas üsullar aşağıda təsvir edilmişdir.
1. İki fərqli tezlikli lazer siqnalının fərq tezliyi ilə, Şəkil 1-də göstərildiyi kimi mikrodalğalı siqnalları çevirmək üçün yüksək tezlikli bir fotodetektordan istifadə olunur.
Şəkil 1. İki hissənin fərqinin tezliyi ilə yaranan mikrodalğaların sxematik diaqramılazerlər.
Bu metodun üstünlükləri sadə bir quruluşdur, son dərəcə yüksək tezlikli millimetrlik dalğası və hətta tezlik siqnalını yarada bilər və lazer tezliyini tənzimləməklə, sürətli tezlikli dönüşüm, süpürgə tezliyini həyata keçirə bilər. Dezavantaj, iki əlaqəli olmayan lazer siqnalının yarandığı fərq tezliyi siqnalının line və ya faz səs-küyü nisbətən böyükdür və tezlik sabitliyi yüksək deyilsə, kiçik bir həcmdə yarımkeçirici lazer, lakin böyük bir xətt (~ mhz) istifadə olunur. Sistem çəki həcmi tələbləri yüksək deyilsə, aşağı səs-küy (~ khz) bərk-dövlət lazerlərindən istifadə edə bilərsiniz,lif lazerləri, xarici boşluqYarımkeçirici lazerlərvə s. Bundan əlavə, eyni lazer boşluğunda yaranan iki fərqli lazer siqnalının iki fərqli rejimi də, mikrodalğalı tezlik sabitliyi performansının çox yaxşılaşması üçün fərq tezliyi yaratmaq üçün də istifadə edilə bilər.
2. Əvvəlki üsuldakı iki lazerin yaranan iki lazerin yarandığı problemi həll etmək üçün iki lazer arasındakı uyğunluq, inyeksiya tezliyi kilidləmə fazası kilidləmə metodu və ya mənfi rəy fazası kilidləmə dövrəsi ilə əldə edilə bilər. Şəkil 2, mikrodalğalı muffal yaratmaq üçün inyeksiya kilidləmə tipik bir tətbiqi göstərir (Şəkil 2). Yarımkeçirici lazerə yüksək tezlikli cərəyan siqnalları birbaşa enjektar və ya linbo3-faza modulatorundan istifadə etməklə, bərabər tezlikli boşluq olan müxtəlif tezliklərin çoxlu optik siqnalları yarana bilər və ya optik tezlikli taraklar yarana bilər. Əlbəttə ki, geniş spektrli optik tezlik tarağı əldə etmək üçün istifadə olunan metod, bir rejimli kilidli lazerdən istifadə etməkdir. Yaradılmış optik tezlik tarakında hər hansı iki tarak siqnalı filtrləmə və müvafiq olaraq tezlik və faza kilidlənməsini həyata keçirmək üçün müvafiq olaraq lazer 1 və 2-yə enjekte ilə seçilir. Optik tezlik tarakının fərqli tarak siqnalları arasındakı faza nisbətən sabitdir, buna görə də iki lazer arasındakı nisbi mərhələ sabitdir, sonra əvvəllər təsvir olunan fərq tezliyi metodu ilə, optik tezlikli tarak təkrar sobanın siqnalı əldə etmək olar.
Şəkil 2. Enjeksiyon tezliyi kilidləmə ilə yaranan mikrodalğalı soba sxematik diaqramı ikiqat siqnal.
İki lazerin nisbi faza səs-küyünü azaltmağın başqa bir yolu, Şəkil 3-də göstərildiyi kimi mənfi rəy optik plitəsini istifadə etməkdir.
Şəkil 3. OPL-in sxematik diaqramı.
Optical PLL prinsipi elektronika sahəsindəki PLL-ə bənzəyir. İki lazerin fazalığın fərqi, fotodetektorun (faza detektoruna bərabər) elektrik siqnalına çevrilir və sonra iki lazer arasındakı faz fərqi, gücləndirilmiş və süzülmüş süzülmüş mikrodalğalı siqnal mənbəyi ilə fərq tezliyi ilə əldə edilir və sonra lazerlərdən birinin tezlik idarəetmə bölməsinə qidalanır (yarımkeçirici lazerlər üçün injeksiya cərəyandır). Belə bir mənfi rəy nəzarət loopu vasitəsilə iki lazer siqnalları arasındakı nisbi tezlik mərhələsi arayış mikrodalğalı siqnalına kilidlənir. Birləşdirilmiş optik siqnal, daha sonra optik liflər vasitəsilə başqa bir yerdə fotodetektora ötürülə bilər və mikrodalğalı siqnalına çevrilə bilər. Mikrodalğalı siqnalın nəticələnən fazası səs-küyü, faza kilidli mənfi rəy loopunun bant genişliyi daxilində istinad siqnalının demək olar ki, eynidir. Bant genişliyi xaricində faza səs-küyü orijinal iki əlaqəsi olmayan lazerin nisbi faza səs-küyünə bərabərdir.
Bundan əlavə, istinad mikrodalğalı siqnal mənbəyi, daha aşağı tezlikli mikrodalğalı siqnalın çox vaxtında və ya yüksək tezlikli RF-yə çevrilə bilməsi və ya digər tezlikli signe, ya da yüksək tezlikli RF-yə çevrilə bilməsi üçün digər siqnal mənbələri ilə digər siqnal mənbələri tərəfindən də çevrilə bilər.
Enjection Tezlik kilidlənməsi ilə müqayisədə yalnız tezlik iki qat ala bilər, faza qapalı döngələri daha çevik, demək olar ki, özbaşına tezliklər və əlbəttə daha mürəkkəb ola bilər. Məsələn, Şəkil 2-də fotoelektrik modulyator tərəfindən yaradılan optik tezlikli tarak, iki lazer iki lazerin tezliyini iki optik tarak siqnalının tezliyi ilə seçmək üçün istifadə olunur və sonra fərq tezliyi ilə yüksək tezlikli siqnallar yaradır. N * FREP + FREM + F2, iki lazer arasındakı fərq tezliyi ilə yarana bilər.
Şəkil 4. Optik tezlikli taraklar və platalardan istifadə edərək ixtiyari tezliklər yaradan sxematik diaqram.
3. Optik nəbz siqnalını mikrodalğalı siqnalına çevirmək üçün rejimi kilidli nəbz lazerindən istifadə edinfotodetektoru.
Bu metodun əsas üstünlüyü, çox yaxşı tezlik sabitliyi və çox aşağı faza səs-küyü olan bir siqnal əldə etmək olar. Lazerin tezliyini çox sabit bir atom və molekulyar keçid spektrinə və ya son dərəcə sabit bir optik boşluğa bağlamaq və öz-özünə ikiqat tezlik aradan qaldırılması sisteminin növbəsi və digər texnologiyalardan istifadə etmək üçün çox sabit bir təkrarlama tezliyi ilə çox sabit bir nəbz siqnalını əldə edə bilərik. Şəkil 5.
Şəkil 5. Müxtəlif siqnal mənbələrinin nisbi fazalı səs-küyünün müqayisəsi.
Bununla birlikdə, nəbz təkrarlama dərəcəsi lazerin boşluğunun uzunluğuna çevrildikdə və ənənəvi rejimli lazer böyükdür, birbaşa yüksək tezlikli mikrodalğalı siqnalları əldə etmək çətindir. Bundan əlavə, ənənəvi impulslu lazerlərin ölçüsü, çəkisi və enerji istehlakı, habelə sərt ekoloji tələblər, əsasən laboratoriya tətbiqlərini məhdudlaşdırır. Bu çətinlikləri aradan qaldırmaq üçün bu yaxınlarda, bu yaxınlarda çox kiçik, yüksək keyfiyyətli çənmiş mikrodalğalı mikrodalğalı subyekt siqnalları yaradan çox kiçik, yüksək keyfiyyətli civild rejimi optik boşluqlarda tezlik sabitli optik taraklar yaratmaq üçün qeyri-xətti effektlər istifadə edərək ABŞ və Almaniyada başlamışdır.
4. Opto Elektron Osilator, Şəkil 6.
Şəkil 6. Fotoelektrik birləşdirilmiş osilatorun sxematik diaqramı.
Mikrodalğalı mikrodalğaların və ya lazerlərin yaranmasının ənənəvi metodlarından biri, qapalı döngədə qazancın artması, özünü həyəcanlandıran salınma mikrodalğalı və ya lazer istehsal edə bilər. Qapalı döngənin keyfiyyət amili olan keyfiyyət amili, yaradılan siqnal mərhələsi və ya tezlik səs-küyü daha kiçikdir. Döngənin keyfiyyət amilini artırmaq üçün birbaşa yol döngə uzunluğunu artırmaq və təbliğat itkisini minimuma endirməkdir. Bununla birlikdə, daha uzun bir döngə ümumiyyətlə çoxsaylı salınma rejiminin nəslini dəstəkləyə bilər və dar bant genişliyi filtri əlavə olunarsa, bir tezlikli aşağı səs-küylü mikrodalğalı salınma siqnalı əldə edilə bilər. Fotoelektrik birləşdirilmiş osilatör, bu fikrə əsaslanan mikrodalğalı siqnal mənbəyidir, lifin aşağı təbliğat itkisi xüsusiyyətlərindən tam istifadə edərək, Loop Q dəyərini yaxşılaşdırmaq üçün daha uzun bir lif istifadə edərək, çox aşağı faza səs-küyü ilə mikrodalğalı siqnal verə bilər. 1990-cı illərdə metod təklif olunduğu üçün bu tip osilatator geniş araşdırma və xeyli inkişaf aldı və hazırda ticari fotoelektrik birləşən osilatörlər var. Bu yaxınlarda, tezliyi geniş bir sıra tənzimlənə bilən fotoelektrik osilatörlər inkişaf etdirilmişdir. Bu memarlığa əsaslanan mikrodalğalı siqnal mənbələrinin əsas problemi, döngənin uzun olduğu və sərbəst axınında səs-küy və ikiqat tezliyi əhəmiyyətli dərəcədə artacaqdır. Bundan əlavə, istifadə olunan fotoelektrik komponentləri daha çoxdur, dəyəri yüksəkdir, həcm azaltmaq çətindir və daha uzun lif ətraf mühitin pozulmasına daha həssasdır.
Yuxarıda göstərilənlər, mikrodalğalı siqnalların, eləcə də onların üstünlük və çatışmazlıqları olan fotoelektron nəsillərinin bir neçə üsulunu təqdim edir. Nəhayət, mikrodalğalı mikrodalğanın istifadəsi üçün fotoelekronların istifadəsi o, optik siqnalın optik lifi, hər istifadə terminalına qədər uzun məsafəli ötürülməsi və sonra elektromaqnit müdaxiləsinə qarşı çıxmaq qabiliyyəti ənənəvi elektron komponentlərdən daha çox yaxşılaşdırılmasıdır.
Bu məqalənin yazılması əsasən istinad üçündür və müəllifin öz tədqiqat təcrübəsi və bu sahədə təcrübəsi ilə birləşdirilmiş, qeyri-dəqiqlik və anlaşılmazlıq var, anlayın.
Time: Jan-03-2024