Mikwo ond optoelectronics, kòm non an sijere, se entèseksyon an nan mikwo ond akoptoelectronics. Mikwo -onn ak vag limyè yo se onn elektwomayetik, ak frekans yo se lòd anpil nan grandè diferan, ak eleman yo ak teknoloji devlope nan jaden respektif yo trè diferan. Nan konbinezon, nou ka pran avantaj youn ak lòt, men nou ka jwenn nouvo aplikasyon ak karakteristik ki difisil pou reyalize respektivman.
Kominikasyon optikse yon premye egzanp nan konbinezon an nan mikwo -onn ak photoelectrons. Bonè telefòn ak telegraf kominikasyon san fil, jenerasyon an, pwopagasyon ak resepsyon nan siyal yo, tout itilize aparèy mikwo ond. Low frekans onn elektwomayetik yo te itilize okòmansman paske ranje a frekans se ti ak kapasite nan kanal pou transmisyon se ti. Solisyon an se ogmante frekans lan nan siyal la transmèt, pi wo a frekans lan, resous yo ki pi spectre. Men, siyal la frekans segondè nan pèt la pwopagasyon lè a se gwo, men tou fasil yo dwe bloke pa obstak. Si se kab la itilize, pèt la nan kab la se gwo, ak transmisyon long distans se yon pwoblèm. Aparisyon nan kominikasyon fib optik se yon solisyon bon nan pwoblèm sa yo.Fib optikgen pèt transmisyon ki ba anpil epi li se yon konpayi asirans ekselan pou transmèt siyal sou long distans. Ranje a frekans nan vag limyè se pi plis pase sa yo ki an mikwo -onn epi yo ka transmèt anpil chanèl diferan ansanm. Paske nan avantaj sa yo nantransmisyon optik, te kominikasyon fib optik vin zo do a nan transmisyon enfòmasyon jodi a la.
Kominikasyon optik gen yon istwa long, rechèch ak aplikasyon yo trè vaste ak matirite, isit la se pa vle di plis. Papye sa a sitou entwodui nouvo kontni rechèch la nan optoelectronics mikwo ond nan dènye ane yo lòt pase kominikasyon optik. Optoelectronics mikwo ond sitou itilize metòd yo ak teknoloji nan jaden an nan optoelectronics kòm konpayi asirans lan amelyore ak reyalize pèfòmans lan ak aplikasyon ki difisil a reyalize ak eleman tradisyonèl mikwo ond elektwonik. Soti nan pèspektiv nan aplikasyon an, li sitou gen ladan twa aspè sa yo.
Premye a se itilize nan optoelectronics jenere pèfòmans-wo, ki ba-bri siyal mikwo ond, ki soti nan X-band la tout wout la nan gwoup la THz.
Dezyèmman, mikwo ond pwosesis siyal. Ki gen ladan reta, filtraj, konvèsyon frekans, k ap resevwa ak sou sa.
Twazyèmman, transmisyon siyal analòg yo.
Nan atik sa a, otè a sèlman entwodwi premye pati a, jenerasyon an nan siyal mikwo ond. Vag tradisyonèl milimèt mikwo ond se sitou ki te pwodwi pa III_V konpozan mikwo -elektwonik. Limit li yo gen pwen sa yo: Premyèman, nan frekans segondè tankou 100GHz pi wo a, microelectronics tradisyonèl ka pwodwi mwens ak mwens pouvwa, nan pi wo siyal la 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 yo nan yon anviwònman tanperati ki ba anpil. Twazyèmman, li difisil a reyalize nan yon pakèt domèn konvèsyon frekans frekans frekans. Pou rezoud pwoblèm sa yo, teknoloji optoelectronic ka jwe yon wòl. Metòd prensipal yo dekri anba a.
1. Atravè frekans lan diferans nan de siyal lazè frekans diferan, se yon photodetector wo-frekans itilize konvèti siyal mikwo ond, jan yo montre nan Figi 1.
Figi 1. Dyagram schematic de mikwo -onn ki te pwodwi pa frekans diferans nan delazer.
Avantaj ki genyen nan metòd sa a yo se estrikti senp, ka jenere ekstrèmman wo frekans vag milimèt ak menm siyal frekans THz, ak pa ajiste frekans lan nan lazè a ka pote soti nan yon seri gwo nan konvèsyon vit frekans, frekans bale. Dezavantaj a se ke bri a linewidth oswa faz nan siyal la frekans diferans ki te pwodwi pa de siyal lazè gen rapò se relativman gwo, ak estabilite nan frekans se pa wo, espesyalman si yon lazè semi -conducteurs ak yon ti volim men yon gwo linewidth (~ megaèrts) yo itilize. Si kondisyon volim pwa sistèm yo pa wo, ou ka itilize ba bri (~ kHz) solid-eta lazer,lazer fib, kavite ekstènLazè Semiconductor, elatriye Anplis de sa, de mòd diferan nan siyal lazè ki te pwodwi nan kavite a lazè menm kapab tou gen pou itilize jenere yon frekans diferans, se konsa ke se pèfòmans nan frekans mikwo ond anpil amelyore.
2. Yo nan lòd yo rezoud pwoblèm nan ki de lazer yo nan metòd la anvan yo enkoeran ak bri a faz siyal pwodwi se twò gwo, cohésion a ant de lazer yo ka jwenn nan piki a frekans bloke metòd bloke faz oswa sikwi a bloke faz negatif. Figi 2 montre yon aplikasyon tipik nan bloke piki jenere miltip mikwo ond (Figi 2). Pa dirèkteman enjekte siyal segondè frekans aktyèl nan yon lazè semi-conducteurs, oswa lè l sèvi avèk yon modulateur Linbo3-faz, plizyè siyal optik nan frekans diferan ak espas frekans egal ka pwodwi, oswa peny frekans optik. Natirèlman, metòd la souvan itilize yo jwenn yon spectre lajè peny frekans optik se sèvi ak yon lazè mòd-fèmen. Nenpòt de siyal peny nan peny lan pwodwi optik frekans yo chwazi pa filtraj ak sou fòm piki nan lazè 1 ak 2 respektivman reyalize frekans ak bloke faz respektivman. Paske faz ki genyen ant siyal yo peny diferan nan peny lan frekans optik se relativman ki estab, se konsa ke faz nan relatif ant de lazer yo ki estab, ak Lè sa a, pa metòd la nan frekans diferans jan sa dekri anvan an, ka a milti-pliye siyal mikwo ond nan pousantaj la repetisyon frekans optik ka jwenn.
Figi 2. Dyagram schematic de mikwo ond frekans double siyal ki te pwodwi pa bloke piki frekans.
Yon lòt fason pou redwi bri faz relatif de lazer yo se pou itilize yon fidbak negatif optik PLL, jan yo montre nan Figi 3.
Figi 3. Dyagram schematic de Opl.
Prensip la nan PLL optik se menm jan ak sa yo ki an PLL nan jaden an nan elektwonik. Diferans nan faz nan de lazer yo konvèti nan yon siyal elektrik pa yon photodetector (ekivalan a yon detektè faz), ak Lè sa a, diferans lan faz ant de lazer yo jwenn nan fè yon frekans diferans ak yon referans sous siyal mikwo ond, ki se anplifye ak filtre ak Lè sa a, manje tounen nan inite a frekans nan youn nan lazè yo. Atravè tankou yon bouk kontwòl fidbak negatif, se faz nan frekans relatif ant de siyal yo lazè fèmen ak siyal la referans mikwo ond. Ka siyal la konbine optik Lè sa a, dwe transmèt nan fib optik nan yon photodetector yon lòt kote ak konvèti nan yon siyal mikwo ond. Bri nan faz ki kapab lakòz nan siyal la mikwo ond se prèske menm jan ak sa yo ki an siyal la referans nan Pleasant a nan faz-fèmen bouk la fidbak negatif. Bri nan faz deyò Pleasant a ki egal a bri a faz relatif nan orijinal la de lazer ki pa gen rapò.
Anplis de sa, referans sous la siyal mikwo ond kapab tou gen pou konvèti pa lòt sous siyal nan frekans double, frekans divizè, oswa lòt pwosesis frekans, se konsa ke ka siyal la mikwo ond frekans pi ba ka plenn, oswa konvèti nan segondè-frekans RF, siyal THz.
Konpare ak bloke piki frekans ka sèlman jwenn frekans double, pasan faz-fèmen yo pi fleksib, ka pwodwi frekans prèske abitrè, ak nan kou pi konplèks. Pou egzanp, peny lan frekans optik ki te pwodwi pa modulateur nan foto-elektrik nan Figi 2 yo itilize kòm sous la limyè, epi li se optik faz-fèmen bouk la itilize oaza fèmen frekans lan nan de lazer yo nan de siyal yo optik, ak Lè sa a, jenere siyal yo wo-frekans nan frekans lan diferans, jan yo montre nan Figi 4. N*FREP+F1+F2 ka pwodwi pa frekans lan diferans ant de lazer yo.
Figi 1. Dyagram schematic de génération frekans abitrè lè l sèvi avèk peny frekans optik ak PLLs.
3. Sèvi ak lazè batman kè mòd-fèmen konvèti siyal optik batman kè nan siyal mikwo ond nanphotodetector.
Avantaj prensipal la nan metòd sa a se ke yon siyal ak estabilite frekans trè bon ak bri faz ki ba anpil ka jwenn. Pa bloke frekans lan nan lazè a nan yon trè ki estab atomik ak molekilè spectre tranzisyon, oswa yon kavite trè ki estab optik, ak itilize nan pwòp tèt ou-double frekans eliminasyon sistèm frekans chanjman ak lòt teknoloji, nou ka jwenn yon siyal trè ki estab baton ak yon frekans trè ki estab. Figi 5.
Figi 5. Konparezon nan bri faz relatif nan sous siyal diferan.
Sepandan, paske pousantaj la repetisyon batman kè se envès pwopòsyonèl ak longè a kavite nan lazè a, ak lazè a tradisyonèl mòd-fèmen se gwo, li difisil a jwenn siyal frekans segondè mikwo ond dirèkteman. Anplis de sa, gwosè a, pwa ak konsomasyon enèji nan lazer tradisyonèl enpulsyonèl, osi byen ke kondisyon yo ki piman bouk anviwònman an, limite aplikasyon sitou laboratwa yo. Simonte difikilte sa yo, rechèch dènyèman te kòmanse nan Etazini yo ak Almay lè l sèvi avèk efè linear jenere frekans-ki estab peny optik nan piti anpil, -wo kalite mòd Cavities optik, ki an
4. Opto osilator elektwonik, Figi 6.
Figi 6. Dyagram schematic de osilator foto -elektrik makonnen.
Youn nan metòd tradisyonèl yo pou génération mikwo-onn oswa lazer se sèvi ak yon pwòp tèt ou-fidbak bouk fèmen, osi lontan ke benefis la nan bouk la fèmen se pi gran pase pèt la, osilasyon nan pwòp tèt ou-eksite ka pwodwi mikwo-onn oswa lazer. Pi wo a faktè a bon jan kalite Q nan bouk la fèmen, ki pi piti a faz la siyal pwodwi oswa bri frekans. Yo nan lòd yo ogmante faktè a bon jan kalite nan bouk la, fason dirèk la se ogmante longè a bouk epi minimize pèt la pwopagasyon. Sepandan, yon bouk ki pi long ka anjeneral sipòte jenerasyon an nan mòd miltip nan osilasyon, epi si se yon filtre etwat-band te ajoute, yon sèl-frekans ki ba-bri siyal osilasyon mikwo ond ka jwenn. Foto -elektrik makonnen osilator se yon sous siyal mikwo ond ki baze sou ide sa a, li fè itilizasyon konplè nan karakteristik ki ba fib pwopagasyon fib la, lè l sèvi avèk yon fib ki pi long amelyore valè a bouk Q, 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 foto -elektrik makonnen osilateur. Plis dènyèman, osilateur foto -elektrik ki gen frekans yo ka ajiste sou yon pakèt domèn yo te devlope. Pwoblèm prensipal la nan sous siyal mikwo ond ki baze sou achitekti sa a se ke bouk la se long, ak bri a nan koule gratis li yo (FSR) ak frekans doub li yo pral siyifikativman ogmante. Anplis de sa, eleman yo foto -elektrik yo itilize yo plis, pri a se segondè, volim nan se difisil a diminye, ak fib ki pi long la se pi sansib a twoub nan anviwònman an.
Pi wo a yon ti tan entwodui plizyè metòd nan jenerasyon photoelectron nan siyal mikwo ond, osi byen ke avantaj yo ak dezavantaj yo. Finalman, itilize nan photoelectrons yo pwodwi mikwo ond gen yon lòt avantaj se ke ka siyal la optik dwe distribye nan fib optik la ak pèt ki ba anpil, transmisyon long distans nan chak tèminal itilize ak Lè sa a, konvèti nan siyal mikwo ond, ak kapasite nan reziste entèferans elektwomayetik se siyifikativman amelyore pase konpozan elektwonik tradisyonèl yo.
Ekri nan atik sa a se sitou pou referans, ak konbine avèk pwòp eksperyans rechèch otè a ak eksperyans nan jaden sa a, gen ereur ak enkonpreyansib, tanpri konprann.
Post tan: Jan-03-2024