Mikwo ond optoelektwonik, jan non an sijere, se entèseksyon an nan mikwo ond akoptoelektwonik. Mikwo ond ak vag limyè yo se vag elektwomayetik, ak frekans yo gen anpil lòd nan grandè diferan, ak eleman yo ak teknoloji devlope nan jaden respektif yo trè diferan. Nan konbinezon, nou ka pwofite youn ak lòt, men nou ka jwenn nouvo aplikasyon ak karakteristik ki difisil pou reyalize respektivman.
Kominikasyon optikse yon premye egzanp nan konbinezon mikwo ond ak foto-elektron. Byen bonè telefòn ak telegraf kominikasyon san fil, jenerasyon an, pwopagasyon ak resepsyon siyal yo, tout aparèy mikwo ond yo itilize. Onn elektwomayetik ba frekans yo itilize okòmansman paske ranje frekans lan piti epi kapasite kanal la pou transmisyon piti. Solisyon an se ogmante frekans siyal la transmèt, pi wo frekans lan, plis resous spectre. Men, siyal la segondè frekans nan pèt pwopagasyon lè a se gwo, men tou, fasil yo dwe bloke pa obstak. Si yo itilize kab la, pèt kab la gwo, epi transmisyon long distans se yon pwoblèm. Aparisyon kominikasyon fib optik se yon bon solisyon pou pwoblèm sa yo.Fib optikgen pèt transmisyon ki ba anpil epi li se yon konpayi asirans ekselan pou transmèt siyal sou distans ki long. Ranje frekans lan nan vag limyè pi gran pase sa yo ki nan mikwo ond epi yo ka transmèt anpil chanèl diferan ansanm. Paske nan avantaj sa yo nantransmisyon optik, kominikasyon fib optik te vin tounen zo rèl la nan transmisyon enfòmasyon jodi a.
Kominikasyon optik gen yon istwa long, rechèch ak aplikasyon yo trè vaste ak matirite, isit la se pa di plis. Papye sa a sitou entwodui nouvo kontni rechèch nan optoelectronics mikwo ond nan dènye ane yo lòt pase kominikasyon optik. Mikwo ond optoelectronics sitou itilize metòd ak teknoloji nan jaden optoelectronics kòm konpayi asirans lan amelyore ak reyalize pèfòmans ak aplikasyon ki difisil pou reyalize ak konpozan elektwonik tradisyonèl mikwo ond. Soti nan pèspektiv aplikasyon an, li sitou gen ladan twa aspè sa yo.
Premye a se itilizasyon opto-elektwonik pou jenere siyal mikwo ond ki gen gwo pèfòmans, ki ba-bri, ki soti nan X-band la jiska bann THz la.
Dezyèmman, pwosesis siyal mikwo ond. Ki gen ladan reta, filtraj, konvèsyon frekans, resevwa ak sou sa.
Twazyèmman, transmisyon an nan siyal analòg.
Nan atik sa a, otè a sèlman prezante premye pati a, jenerasyon siyal mikwo ond lan. Onn milimèt mikwo ond tradisyonèl se sitou ki te pwodwi pa iii_V konpozan mikwo-elektwonik yo. Limit li yo gen pwen sa yo: Premyèman, nan frekans segondè tankou 100GHz pi wo a, mikwo-elektwonik tradisyonèl yo ka pwodwi pi piti ak mwens pouvwa, nan siyal la pi wo frekans THz, yo pa ka fè anyen. Dezyèmman, yo nan lòd yo diminye bri faz ak amelyore estabilite frekans, aparèy orijinal la bezwen yo dwe mete nan yon anviwònman tanperati ki ba anpil. Twazyèmman, li difisil pou reyalize yon pakèt konvèsyon frekans modulasyon frekans. Pou rezoud pwoblèm sa yo, teknoloji optoelektwonik ka jwe yon wòl. Metòd prensipal yo dekri anba a.
1. Atravè frekans diferans de siyal lazè frekans diferan, yo itilize yon fotodetektè segondè-frekans pou konvèti siyal mikwo ond, jan yo montre nan Figi 1.
Figi 1. Dyagram chematik mikwo ond ki te pwodwi pa frekans diferans delazè.
Avantaj ki genyen nan metòd sa a se estrikti ki senp, ka jenere vag frekans frekans trè wo e menm siyal frekans THz, ak pa ajiste frekans nan lazè a ka pote soti nan yon seri gwo konvèsyon frekans rapid, frekans bale. Dezavantaj la se ke liy lajè oswa bri faz nan siyal frekans diferans ki te pwodwi pa de siyal lazè ki pa gen rapò se relativman gwo, ak estabilite frekans lan pa wo, espesyalman si yon lazè semi-conducteurs ak yon ti volim men yon gwo lajè liy (~MHz) se. itilize. Si kondisyon volim pwa sistèm yo pa wo, ou ka itilize lazè eta solid ki ba (~ kHz),lazè fib, kavite ekstènlazè semi-conducteurs, elatriye Anplis de sa, de mòd diferan nan siyal lazè ki te pwodwi nan menm kavite lazè a ka itilize tou pou jenere yon frekans diferans, se konsa ke pèfòmans nan estabilite frekans mikwo ond amelyore anpil.
2. Yo nan lòd yo rezoud pwoblèm nan ke de lazè yo nan metòd anvan an yo se enkoyeran ak bri faz siyal ki te pwodwi a twò gwo, koerans ki genyen ant de lazè yo ka jwenn pa metòd la fèmen faz frekans piki bloke oswa faz nan fidbak negatif. bloke kous. Figi 2 montre yon aplikasyon tipik nan bloke piki pou jenere miltip mikwo ond (Figi 2). Lè w enjekte dirèkteman siyal aktyèl frekans segondè yo nan yon lazè semi-conducteurs, oswa lè w itilize yon modulator LinBO3-faz, plizyè siyal optik nan diferan frekans ak espas frekans egal ka pwodwi, oswa peny frekans optik. Natirèlman, metòd la souvan itilize pou jwenn yon peny frekans optik lajè se sèvi ak yon lazè mòd-bloke. Nenpòt de siyal peny nan peny frekans optik ki pwodui yo chwazi pa filtraj ak sou fòm piki nan lazè 1 ak 2 respektivman pou reyalize frekans ak faz bloke respektivman. Paske faz ki genyen ant diferan siyal peny nan peny frekans optik la relativman estab, se konsa ke faz relatif la ant de lazè yo estab, ak Lè sa a, pa metòd la nan frekans diferans jan sa dekri anvan, siyal la mikwo ond frekans milti-pliye nan la. frekans optik peny repetisyon yo ka jwenn.
Figi 2. Dyagram chema siyal double frekans mikwo ond ki te pwodwi pa bloke frekans piki.
Yon lòt fason pou diminye bri faz relatif de lazè yo se sèvi ak yon PLL optik fidbak negatif, jan yo montre nan Figi 3.
Figi 3. Dyagram chematik OPL.
Prensip la nan PLL optik se menm jan ak sa yo ki nan PLL nan jaden an nan elektwonik. Diferans faz de lazè yo konvèti nan yon siyal elektrik pa yon fotodetektè (ekivalan a yon detektè faz), ak Lè sa a, diferans faz ant de lazè yo jwenn lè w fè yon frekans diferans ak yon sous siyal referans mikwo ond, ki anplifye. ak filtre ak Lè sa a, nouri tounen nan inite a kontwòl frekans nan youn nan lazè yo (pou lazè semi-conducteurs, li se aktyèl la piki). Atravè tankou yon bouk kontwòl negatif fidbak, faz frekans relatif ant de siyal lazè yo fèmen nan siyal mikwo ond referans la. Lè sa a, siyal optik konbine an ka transmèt nan fib optik nan yon fotodetektè yon lòt kote epi konvèti nan yon siyal mikwo ond. Bri faz ki kapab lakòz siyal mikwo ond lan se prèske menm jan ak siyal referans la nan Pleasant bouk fidbak negatif ki fèmen faz la. Bri faz deyò Pleasant la egal a bri faz relatif nan de lazè orijinal yo ki pa gen rapò.
Anplis de sa, sous siyal mikwo ond referans la ka konvèti tou pa lòt sous siyal atravè double frekans, frekans divizè, oswa lòt pwosesis frekans, pou siyal mikwo ond frekans ki pi ba a ka multidouble, oswa konvèti nan siyal RF, THz wo-frekans.
Konpare ak piki frekans bloke ka sèlman jwenn frekans double, faz-bloke bouk yo pi fleksib, ka pwodwi frekans prèske abitrè, ak nan kou pi konplèks. Pou egzanp, peny frekans optik ki te pwodwi pa modulatè fotoelektrik la nan Figi 2 yo itilize kòm sous limyè a, epi yo itilize bouk optik faz fèmen pou seleksyone frekans de lazè yo nan de siyal peny optik yo, ak Lè sa a jenere. siyal segondè-frekans atravè frekans diferans lan, jan yo montre nan Figi 4. f1 ak f2 se frekans siyal referans nan de PLLS yo respektivman, ak yon siyal mikwo ond nan N * frep + f1 + f2 ka pwodwi pa frekans diferans ant la. de lazè.
Figi 4. Dyagram chema pou jenere frekans abitrè lè l sèvi avèk peny frekans optik ak PLLS.
3. Sèvi ak mòd-bloke lazè batman kè konvèti siyal batman kè optik nan siyal mikwo ond nanfotodetektè.
Avantaj prensipal metòd sa a se ke yo ka jwenn yon siyal ki gen estabilite frekans trè bon ak bri faz ki ba anpil. Lè w bloke frekans lazè a nan yon spectre tranzisyon atomik ak molekilè ki trè estab, oswa yon kavite optik ki trè estab, epi sèvi ak chanjman frekans sistèm eliminasyon frekans pwòp tèt ou ak lòt teknoloji, nou ka jwenn yon siyal batman optik trè estab. yon frekans repetisyon trè estab, konsa tankou jwenn yon siyal mikwo ond ak bri faz ultra-ba. Figi 5.
Figi 5. Konparezon bri faz relatif nan diferan sous siyal.
Sepandan, paske pousantaj repetisyon batman kè a se envès pwopòsyonèl ak longè kavite lazè a, ak lazè tradisyonèl mòd-bloke a gwo, li difisil pou jwenn siyal mikwo ond segondè frekans dirèkteman. Anplis de sa, gwosè, pwa ak konsomasyon enèji nan lazè enpulsyonèl tradisyonèl yo, osi byen ke kondisyon ki piman bouk anviwònman an, limite aplikasyon sitou laboratwa yo. Pou simonte difikilte sa yo, rechèch te kòmanse dènyèman Ozetazini ak Almay lè l sèvi avèk efè ki pa lineyè pou jenere peny optik frekans ki estab nan kavite optik ki trè piti, ki gen bon jan kalite chirp mòd, ki an vire jenere siyal mikwo ond ki ba-wo frekans.
4. opto elektwonik osilator, Figi 6.
Figi 6. Dyagram chema osilateur makonnen fotoelektrik.
Youn nan metòd tradisyonèl yo nan génération mikwo ond oswa lazè se sèvi ak yon bouk fèmen pwòp tèt ou-feedback, osi lontan ke benefis nan bouk la fèmen se pi gran pase pèt la, osilasyon nan pwòp tèt ou-eksite ka pwodwi mikwo ond oswa lazè. Pi wo faktè bon jan kalite Q nan bouk fèmen an, se pi piti faz siyal ki pwodui oswa bri frekans lan. Yo nan lòd yo ogmante faktè a bon jan kalite nan bouk la, fason dirèk la se ogmante longè bouk la ak minimize pèt la pwopagasyon. Sepandan, yon bouk ki pi long ka anjeneral sipòte jenerasyon an nan mòd miltip nan osilasyon, epi si yo ajoute yon filtè etwat bandwidth, yon sèl-frekans ba-bri siyal osilasyon mikwo ond ka jwenn. Photoelectric makonnen osilator se yon sous siyal mikwo ond ki baze sou lide sa a, li fè tout itilizasyon karakteristik pèt pwopagasyon ki ba fib la, lè l sèvi avèk yon fib pi long pou amelyore valè Q bouk la, ka pwodwi yon siyal mikwo ond ak bri faz ki ba anpil. Depi metòd la te pwopoze nan ane 1990 yo, sa a ki kalite osilator te resevwa anpil rechèch ak devlopman konsiderab, e gen kounye a komèsyal fotoelektrik makonnen osilateur. Plis dènyèman, osilateur fotoelektrik ki gen frekans ka ajiste sou yon pakèt domèn yo te devlope. Pwoblèm prensipal sous siyal mikwo ond ki baze sou achitekti sa a se ke bouk la long, ak bri a nan koule gratis li yo (FSR) ak frekans doub li yo pral siyifikativman ogmante. Anplis de sa, konpozan foto-elektrik yo itilize yo pi plis, pri a wo, volim la difisil pou diminye, ak fib ki pi long la pi sansib a twoub anviwònman an.
Pi wo a yon ti tan entwodui plizyè metòd jenerasyon fotoelektron nan siyal mikwo ond, osi byen ke avantaj ak dezavantaj yo. Finalman, itilizasyon foto-elektron pou pwodwi mikwo ond gen yon lòt avantaj se ke siyal optik la ka distribye atravè fib optik la ak pèt ki ba anpil, transmisyon longdistans nan chak tèminal itilize ak Lè sa a, konvèti nan siyal mikwo ond, ak kapasite pou reziste elektwomayetik. entèferans siyifikativman amelyore pase konpozan elektwonik tradisyonèl yo.
Ekri atik sa a se sitou pou referans, ak konbine avèk eksperyans rechèch pwòp otè a ak eksperyans nan jaden sa a, gen inexactitudes ak enkonpreyansyon, tanpri konprann.
Tan poste: Jan-03-2024