Микродулкынлы оптоэлектроника, исеменнән күренгәнчә, микродулкынлы кисешү һәмоптоэлектроника.Микродулкынлы һәм җиңел дулкыннар - электромагнит дулкыннар, һәм ешлыклар зурлыктагы заказлар төрле, һәм үз өлкәләрендә эшләнгән компонентлар һәм технологияләр бик төрле.Берләшеп, без бер-беребездән файдалана алабыз, ләкин без яңа кушымталар һәм характеристикаларны ала алабыз, аларны тиешенчә тормышка ашыру авыр.
Оптик элемтәмикродулкынлы һәм фотоэлектрон кушылуның төп мисалы.Иртә телефон һәм телеграф чыбыксыз элемтә, сигналлар тудыру, тарату һәм кабул итү, барысы да микродулкынлы җайланмалар.Түбән ешлыклы электромагнит дулкыннары башта кулланыла, чөнки ешлык диапазоны кечкенә һәм тапшыру өчен канал сыйдырышлыгы кечкенә.Чишелеш - тапшырылган сигналның ешлыгын арттыру, ешлыгы никадәр югары булса, спектр ресурслары шулкадәр күбрәк.Ләкин һаваның таралу югалуындагы югары ешлыклы сигнал зур, ләкин киртәләр белән блоклау җиңел.Кабель кулланылса, кабельнең югалуы зур, һәм ерак араларга тапшыру проблема.Оптик җепселле элемтә барлыкка килү - бу проблемаларны яхшы чишү.Оптик җепселтапшыру югалту бик түбән һәм сигналларны озын араларга җибәрү өчен искиткеч ташучы.Яктылык дулкыннарының ешлык диапазоны микродулкынлыларга караганда күпкә зуррак һәм бер үк вакытта күп төрле каналларны җибәрә ала.Бу өстенлекләр аркасындаоптик тапшыру, оптик җепсел элемтәсе бүгенге мәгълүмат тапшыруның таянычы булды.
Оптик аралашуның озын тарихы бар, тикшеренүләр һәм куллану бик киң һәм җитлеккән, монда күбрәк әйтергә ярамый.Бу кәгазь, нигездә, оптик элемтәдән кала, соңгы елларда микродулкынлы оптоэлектрониканың яңа тикшеренү эчтәлеге белән таныштыра.Микродулкынлы оптоэлектроника, нигездә, оптоэлектроника өлкәсендәге методларны һәм технологияләрне оператор буларак куллана һәм традицион микродулкынлы электрон компонентлар белән ирешү авыр булган эшне һәм куллануны яхшырту өчен.Куллану күзлегеннән ул түбәндәге өч аспектны үз эченә ала.
Беренчесе - оптоэлектроника куллану, X-bandдан алып THz төркеменә кадәр югары җитештерүчән, аз тавышлы микродулкынлы сигналлар тудыру өчен.
Икенчедән, микродулкынлы сигнал эшкәртү.Шул исәптән тоткарлык, фильтрлау, ешлыкны үзгәртү, кабул итү һ.б.
Өченчедән, аналог сигналларны тапшыру.
Бу мәкаләдә автор беренче өлешне, микродулкынлы сигналны барлыкка китерә.Традицион микродулкынлы миллиметр дулкыны, нигездә, iii_V микроэлектрон компонентлары белән барлыкка килә.Аның чикләүләре түбәндәге пунктларга ия: Беренчедән, югары ГГц кебек югары ешлыкларга, традицион микроэлектроника аз һәм аз көч җитештерә ала, югары ешлыктагы THz сигналына, алар бернәрсә дә эшли алмыйлар.Икенчедән, фаза тавышын киметү һәм ешлыкның тотрыклылыгын яхшырту өчен, оригиналь җайланма бик түбән температура шартларында урнаштырылырга тиеш.Өченчедән, ешлык модуляция ешлыгын үзгәртүгә ирешү кыен.Бу проблемаларны чишү өчен оптоэлектрон технологияләр роль уйный ала.Төп ысуллар түбәндә тасвирланган.
1. Ике төрле ешлыктагы лазер сигналларының аерма ешлыгы аша, микродулкынлы сигналларны үзгәртү өчен, югары ешлыктагы фотодетектор кулланыла, 1 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә.
Рәсем 1. Икесенең аерма ешлыгы аркасында тудырылган микродулкыннарның схематик схемасылазерлар.
Бу ысулның өстенлекләре гади структура, бик югары ешлыклы миллиметр дулкыны һәм хәтта THz ешлык сигналын барлыкка китерә ала, һәм лазер ешлыгын көйләп, тиз ешлыкны әйләндерүнең зур диапазонын, сөртү ешлыгын башкарырга мөмкин.Кимчелек - ике бәйләнешсез лазер сигналыннан барлыкка килгән аерма ешлыгы сигналының сызык киңлеге яки фазалы шау-шу чагыштырмача зур, һәм ешлыкның тотрыклылыгы югары түгел, бигрәк тә ярымүткәргеч лазер аз күләмле, ләкин зур сызык киңлеге (~ МГц) булса. кулланылган.Әгәр дә системаның авырлык күләме таләпләре югары булмаса, сез түбән тавыш (~ kHz) каты дәүләт лазерларын куллана аласыз,җепсел лазерлары, тышкы куышлыкярымүткәргеч лазерларМоннан тыш, бер үк лазер куышлыгында барлыкка килгән ике төрле лазер сигналлары да аерма ешлыгын булдыру өчен кулланылырга мөмкин, шулай итеп микродулкынлы ешлыкның тотрыклылыгы яхшыра.
2. Элекке ысулдагы ике лазер бер-берсенә туры килмәгән һәм сигнал фазасы тавышы бик зур булган проблеманы чишү өчен, ике лазер арасындагы килешне инъекция ешлыгын бикләү фазасын ябу ысулы яки тискәре кире кайту этабы ярдәмендә алырга мөмкин. блоклау схемасы.2 нче рәсемдә микродулкынлы тапкырлау өчен инъекция йозакларының типик кулланылышы күрсәтелә (2 нче рәсем).Ярымүткәргеч лазерга югары ешлыктагы ток сигналларын турыдан-туры кертеп, яки LinBO3-фазалы модульатор кулланып, тигез ешлык аралыгы булган төрле ешлыкларның күп оптик сигналлары яки оптик ешлык тараклары барлыкка килергә мөмкин.Әлбәттә, киң спектрлы оптик ешлык тарак алу өчен еш кулланыла торган ысул - режим белән бикләнгән лазер куллану.Генерацияләнгән оптик ешлык таракындагы теләсә нинди тарак сигнал фильтрлау белән сайлана һәм ешлыкны һәм фазаны бикләү өчен тиешенчә 1 һәм 2 лазерга кертелә.Оптик ешлык таракның төрле тарак сигналлары арасындагы фаза чагыштырмача тотрыклы булганга, ике лазер арасындагы чагыштырма фаза тотрыклы, аннары алдан әйтелгәнчә аерма ешлыгы ысулы белән, күп катлы ешлыклы микродулкынлы сигнал. оптик ешлык таракны кабатлау тизлеген алырга мөмкин.
Рәсем 2. Микродулкынлы ешлыкның икеләтә сигналының схематик схемасы, инъекция ешлыгын ябу аркасында барлыкка килә.
Ике лазерның чагыштырмача фаза тавышын киметүнең тагын бер ысулы - 3 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә тискәре кире оптик ПЛЛ куллану.
Рәсем 3. ОПЛның схематик схемасы.
Оптик ПЛЛ принцибы электроника өлкәсендәге ПЛЛ принцибына охшаган.Ике лазерның фаза аермасы фотодетектор (фаза детекторына эквивалент) белән электр сигналына әверелә, аннары ике лазер арасындагы фаза аермасы көчәйтелгән микродулкынлы сигнал чыганагы белән ешлыкны ясап алына. фильтрланган, аннары лазерларның берсенең ешлык белән идарә итү берәмлегенә кайтарылган (ярымүткәргеч лазерлар өчен ул инъекция токы).Мондый тискәре кире кайту контроле әйләнеше аша, ике лазер сигналлары арасындагы чагыштырма ешлык фазасы микродулкынлы сигналга бикләнгән.Берләштерелгән оптик сигнал аннары оптик җепселләр аша фотодетекторга күчерелергә һәм микродулкынлы сигналга әверелергә мөмкин.Микродулкынлы сигналның фазалы тавышы фаза белән бикләнгән тискәре кире әйләнешнең киңлек киңлегендәге белешмә сигнал белән диярлек.Тасма киңлеге читендәге фаза тавышы оригиналь ике бәйләнешсез лазерның чагыштырма фаза тавышына тигез.
Моннан тыш, белешмә микродулкынлы сигнал чыганагы башка сигнал чыганаклары белән ешлыкны икеләтә, бүлүче ешлыкны яки башка ешлыкны эшкәртү аша үзгәртелергә мөмкин, шулай итеп түбән ешлыктагы микродулкынлы сигнал күп тапкырлы булырга мөмкин, яки югары ешлыктагы RF, THz сигналларына әверелергә мөмкин.
Инъекция ешлыгын блоклау белән чагыштырганда ешлыкны икеләтә алу гына мөмкин, фаза белән бикләнгән цикллар тагын да сыгылучан, үзенчәлекле ешлыклар җитештерә ала һәм, әлбәттә, катлаулырак.Мәсәлән, 2-нче рәсемдә фотоэлектрик модульатор ясаган оптик ешлык тарак яктылык чыганагы буларак кулланыла, һәм оптик фаза белән бикләнгән цикл ике лазерның ешлыгын ике оптик тарак сигналына ябу өчен кулланыла, аннары барлыкка китерә. аерма ешлыгы аша югары ешлыклы сигналлар, рәсемдә күрсәтелгәнчә, f1 һәм f2 - ике PLLSның белешмә сигнал ешлыклары, һәм N * frep + f1 + f2 микродулкынлы сигнал арасындагы аерма ешлыгы аркасында барлыкка килергә мөмкин. ике лазер.
Рәсем 4. Оптик ешлык таракларын һәм ПЛЛСны кулланып, үзенчәлекле ешлыклар тудыруның схематик схемасы.
3. Оптик импульс сигналын микродулкынлы сигналга әверелдерү өчен режим белән бикләнгән импульс лазерын кулланыгызфотодетектор.
Бу ысулның төп өстенлеге - бик яхшы ешлык тотрыклылыгы һәм бик аз фазалы тавышлы сигнал алу.Лазерның ешлыгын бик тотрыклы атом һәм молекуляр күчү спектрына, яисә бик тотрыклы оптик куышлыкка ябып, ешлыкны бетерү системасының ешлык сменасын һәм башка технологияләрне кулланып, без бик тотрыклы оптик импульс сигналын ала алабыз. ультра түбән фазалы тавыш белән микродулкынлы сигнал алу өчен бик тотрыклы кабатлау ешлыгы.Рәсем 5.
Рәсем 5. Төрле сигнал чыганакларының чагыштырма фаза тавышын чагыштыру.
Ләкин, импульсның кабатлану тизлеге лазерның куыш озынлыгына капма-каршы пропорциональ булганга, һәм традицион режим белән бикләнгән лазер зур булганга, югары ешлыктагы микродулкынлы сигналларны турыдан-туры алу кыен.Моннан тыш, традицион импульслы лазерларның күләме, авырлыгы һәм энергия куллануы, шулай ук катлаулы экологик таләпләр, нигездә, лаборатория кушымталарын чикли.Бу кыенлыкларны җиңәр өчен, күптән түгел АКШ һәм Германиядә сызыксыз эффектлар кулланып, бик кечкенә, югары сыйфатлы сайрау режимындагы оптик куышлыкларда сызыксыз эффектлар кулланып тикшеренүләр башланды, алар үз чиратында югары ешлыктагы аз тавышлы микродулкынлы сигналлар тудыралар.
4. опто электрон осиллатор, рәсем 6.
Рәсем 6. Фотоэлектрик кушылган осиллаторның схематик схемасы.
Микродулкынлы яки лазерлы традицион ысулларның берсе - үз-үзеңне кире кайтару ябык әйләнешен куллану, ябык циклдагы табыш югалтудан зуррак булганда, үз-үзен дулкынландырган осылу микродулкынлы яки лазерлы булырга мөмкин.Ябык циклның Q сыйфаты факторы никадәр югары булса, барлыкка килгән сигнал фазасы яки ешлык тавышы кечерәк.Opикләнүнең сыйфат факторын арттыру өчен, туры юл - цикл озынлыгын арттыру һәм таралу югалтуын киметү.Ләкин, озынрак цикл, гадәттә, берничә осылу режимын булдырырга булыша ала, һәм тар полоса киңлеге фильтры кушылса, бер ешлыклы аз тавышлы микродулкынлы осылу сигналын алырга мөмкин.Фотоэлектрик кушылган осиллатор - бу идеяга нигезләнгән микродулкынлы сигнал чыганагы, ул җепселнең аз таралу югалту үзенчәлекләрен тулысынча куллана, Q циклын яхшырту өчен озын җепсел кулланып, бик аз фазалы тавыш белән микродулкынлы сигнал чыгара ала.Бу ысул 1990-нчы елларда тәкъдим ителгәнгә, бу төр осиллатор киң тикшеренүләр һәм зур үсеш алды, һәм хәзерге вакытта коммерция фотоэлектрик кушылган осиллаторлар бар.Күптән түгел ешлыкларын киң диапазонда көйләп була торган фотоэлектрик осиляторлар эшләнде.Бу архитектурага нигезләнгән микродулкынлы сигнал чыганакларының төп проблемасы - цикл озын, һәм аның ирекле агымындагы тавыш (FSR) һәм икеләтә ешлыгы сизелерлек артачак.Моннан тыш, кулланылган фотоэлектрик компонентлар күбрәк, бәясе зур, күләмен киметү авыр, һәм озын җепсел экологик бозуларга сизгеррәк.
Aboveгарыда кыскача фотоэлектрон микродулкынлы сигналлар ясауның берничә ысулы, шулай ук аларның өстенлекләре һәм кимчелекләре кертелә.Ниһаять, фотоэлектроннарны микродулкынлы җитештерү өчен куллануның тагын бер өстенлеге бар: оптик сигнал оптик җепсел аша бик аз югалту, һәр терминалга ерак араларга тапшыру, аннары микродулкынлы сигналларга әверелү, һәм электромагнитка каршы тору мөмкинлеге. традицион электрон компонентларга караганда комачаулау сизелерлек яхшыра.
Бу мәкаләне язу, нигездә, белешмә өчен, һәм авторның үз тәҗрибәсе һәм бу өлкәдәге тәҗрибәсе белән берлектә, төгәлсезлекләр һәм аңлашылмаучанлыклар бар, зинһар, аңлагыз.
Пост вакыты: Ян-03-2024