optoeléktronik gelombang mikro, Sakumaha ngaranna nunjukkeun, nyaéta simpang microwave jeungoptéléktronika. Gelombang mikro sareng gelombang cahaya nyaéta gelombang éléktromagnétik, sareng frékuénsina seueur ordo gedéna anu béda-béda, sareng komponén sareng téknologi anu dikembangkeun dina widangna béda pisan. Dina kombinasi, urang bisa ngamangpaatkeun silih, tapi urang bisa meunang aplikasi anyar jeung ciri anu hese ngawujudkeun masing-masing.
Komunikasi optikmangrupa conto prima kombinasi gelombang mikro jeung fotoéléktron. Komunikasi nirkabel telepon mimiti sareng telegraf, generasi, rambatan sareng panarimaan sinyal, sadaya alat gelombang mikro anu dianggo. Gelombang éléktromagnétik frékuénsi low dipaké mimitina kusabab rentang frékuénsi leutik sarta kapasitas saluran pikeun transmisi leutik. Solusina nyaéta ningkatkeun frékuénsi sinyal anu dikirimkeun, langkung luhur frékuénsina, langkung seueur sumber spéktrum. Tapi sinyal frékuénsi luhur dina leungitna rambatan hawa badag, tapi ogé gampang diblokir ku halangan. Lamun kabel dipaké, leungitna kabel badag, sarta transmisi jarak jauh masalah. Mecenghulna komunikasi serat optik mangrupakeun solusi alus pikeun masalah ieu.Serat optikngabogaan leungitna transmisi pisan low sarta mangrupa pamawa unggulan pikeun ngirimkeun sinyal dina jarak jauh. Rentang frékuénsi gelombang cahaya langkung ageung tibatan gelombang mikro sareng tiasa ngirimkeun seueur saluran anu béda sakaligus. Kusabab kaunggulan ieu tinatransmisi optik, komunikasi serat optik geus jadi tulang tonggong pangiriman informasi kiwari.
komunikasi optik ngabogaan sajarah panjang, panalungtikan sarta aplikasi pisan éksténsif jeung dewasa, didieu teu ngomong deui. Tulisan ieu utamana ngenalkeun eusi panalungtikan anyar ngeunaan gelombang mikro optoeléktronik dina taun-taun ayeuna sanés komunikasi optik. Optoelectronics gelombang mikro utamana ngagunakeun métode jeung téknologi dina widang optoelectronics salaku pamawa pikeun ngaronjatkeun tur ngahontal kinerja sarta aplikasi anu hese dihontal ku komponén éléktronik microwave tradisional. Tina jihat aplikasi, utamina kalebet tilu aspék ieu.
Kahiji nyaéta pamakéan optoeléktronik pikeun ngahasilkeun-kinerja tinggi, sinyal gelombang mikro low-noise, ti X-band nepi ka pita THz.
Kadua, pamrosésan sinyal gelombang mikro. Kaasup reureuh, nyaring, konversi frékuénsi, narima jeung saterusna.
Katilu, pangiriman sinyal analog.
Dina artikel ieu, panulis ngan ngenalkeun bagian kahiji, generasi sinyal gelombang mikro. Gelombang gelombang mikro tradisional biasana dibangkitkeun ku komponén mikroéléktronik iii_V. watesan na boga titik di handap ieu: Kahiji, mun frékuénsi luhur kayaning 100GHz luhur, microelectronics tradisional bisa ngahasilkeun kakuatan kirang na kirang, mun sinyal THz frékuénsi luhur, maranéhna teu bisa ngalakukeun nanaon. Kadua, pikeun ngirangan bising fase sareng ningkatkeun stabilitas frekuensi, alat asli kedah ditempatkeun dina lingkungan suhu anu rendah pisan. Katilu, hese pikeun ngahontal rupa-rupa konvérsi frékuénsi modulasi frékuénsi. Pikeun ngajawab masalah ieu, téhnologi optoeléktronik bisa maénkeun peran hiji. Metodeu utama dijelaskeun di handap.
1. Ngaliwatan frékuénsi bédana dua sinyal laser frékuénsi béda, a photodetector frékuénsi luhur dipaké pikeun ngarobah sinyal gelombang mikro, ditémbongkeun saperti dina Gambar 1.
Gambar 1. diagram skéma tina gelombang mikro dihasilkeun ku frékuénsi bédana dualaser.
Kaunggulan tina metoda ieu struktur basajan, bisa ngahasilkeun gelombang milimeter frékuénsi pisan tinggi na malah sinyal frékuénsi THz, sarta ku nyaluyukeun frékuénsi laser nu bisa mawa rupa-rupa badag konversi frékuénsi gancang, frékuénsi sapuan. Nu disadvantage nya éta linewidth atawa fase noise tina bédana sinyal frékuénsi dihasilkeun ku dua sinyal laser nu teu patali relatif badag, sarta stabilitas frékuénsi henteu luhur, utamana lamun laser semikonduktor kalawan volume leutik tapi linewidth badag (~MHz) nyaeta. dipaké. Upami syarat volume beurat sistem henteu luhur, anjeun tiasa nganggo noise low (~kHz) laser solid-state,serat laser, rongga éksternallaser semikonduktor, jsb Sajaba ti éta, dua modus béda sinyal laser dihasilkeun dina rongga laser sarua ogé bisa dipaké pikeun ngahasilkeun frékuénsi bédana, ku kituna kinerja stabilitas frékuénsi gelombang mikro ieu greatly ningkat.
2. Dina raraga ngajawab masalah yén dua lasers dina metoda saméméhna anu incoherent jeung fase sinyal noise dihasilkeun badag teuing, kohérénsi antara dua lasers tiasa didapet ku frékuénsi suntik fase Ngonci metoda Ngonci atawa fase eupan balik négatip. sirkuit ngonci. Gambar 2 nembongkeun aplikasi has ngonci suntik pikeun ngahasilkeun lilipetan gelombang mikro (Gambar 2). Ku langsung nyuntikkeun sinyal arus frekuensi tinggi kana laser semikonduktor, atanapi nganggo modulator fase LinBO3, sababaraha sinyal optik tina frékuénsi anu béda kalayan jarak frekuensi anu sami tiasa dibangkitkeun, atanapi sisir frekuensi optik. Tangtosna, metode anu biasa dianggo pikeun kéngingkeun sisir frékuénsi optik spéktrum anu lega nyaéta ngagunakeun laser anu dikonci modeu. Sakur dua sinyal sisir dina sisir frékuénsi optik anu dihasilkeun dipilih ku nyaring sareng nyuntik kana laser 1 sareng 2 masing-masing pikeun ngawujudkeun frékuénsi sareng fase ngonci masing-masing. Kusabab fase antara sinyal sisir béda tina sisir frékuénsi optik relatif stabil, sahingga fase relatif antara dua lasers stabil, lajeng ku métode bédana frékuénsi sakumaha ditétélakeun saméméhna, sinyal gelombang mikro frékuénsi multi-melu tina frékuénsi optik laju pengulangan sisir tiasa didapet.
Gambar 2. diagram skéma tina gelombang gelombang sinyal duka kali frékuénsi dihasilkeun ku ngonci frékuénsi suntik.
Cara séjén pikeun ngurangan bising fase relatif tina dua laser nyaéta ngagunakeun PLL optik eupan balik négatip, ditémbongkeun saperti dina Gambar 3.
angka 3. diagram Schematic of OPL.
Prinsip PLL optik sarua jeung PLL dina widang éléktronika. Bedana fase tina dua laser dirobah jadi sinyal listrik ku photodetector (sarua jeung detektor fase), lajeng bédana fase antara dua lasers dimeunangkeun ku nyieun frékuénsi bédana jeung sumber sinyal gelombang mikro rujukan, nu geus amplified. sarta disaring lajeng fed deui ka Unit kontrol frékuénsi salah sahiji lasers (pikeun laser semikonduktor, éta ayeuna suntik). Ngaliwatan loop kontrol eupan balik négatip misalna, fase frékuénsi relatif antara dua sinyal laser dikonci kana sinyal gelombang mikro rujukan. Sinyal optik gabungan lajeng bisa dikirimkeun ngaliwatan serat optik ka photodetector di tempat séjén sarta dirobah jadi sinyal gelombang mikro. Noise fase anu dihasilkeun tina sinyal gelombang mikro ampir sarua jeung sinyal rujukan dina rubakpita tina loop eupan balik négatip fase-dikonci. Noise fase di luar rubakpita sarua jeung noise fase relatif tina dua laser nu teu patali aslina.
Sajaba ti éta, sumber sinyal gelombang mikro rujukan ogé bisa dirobah ku sumber sinyal lianna ngaliwatan duka kali frékuénsi, frékuénsi divisor, atawa processing frékuénsi lianna, ku kituna sinyal gelombang mikro frékuénsi handap bisa multidoubled, atawa dirobah jadi RF frékuénsi luhur, sinyal THz.
Dibandingkeun jeung ngonci frékuénsi suntik ngan bisa ménta dua kali frékuénsi, puteran fase-konci leuwih fleksibel, bisa ngahasilkeun frékuénsi ampir sawenang, sarta tangtu leuwih kompleks. Contona, sisir frékuénsi optik dihasilkeun ku modulator photoelectric dina Gambar 2 dipaké salaku sumber cahaya, sarta loop fase-dikonci optik dipaké pikeun selektif konci frékuénsi dua lasers kana dua sinyal sisir optik, lajeng ngahasilkeun. sinyal frékuénsi luhur ngaliwatan frékuénsi béda, ditémbongkeun saperti dina Gambar 4. f1 jeung f2 mangrupakeun frékuénsi sinyal rujukan tina dua PLLS mungguh, sarta sinyal gelombang mikro N * frep + f1 + f2 bisa dihasilkeun ku frékuénsi bédana antara dua laser.
Gambar 4. diagram skéma tina ngahasilkeun frékuénsi sawenang ngagunakeun combs frékuénsi optik jeung PLLS.
3. Paké laser pulsa mode-dikonci pikeun ngarobah sinyal pulsa optik kana sinyal gelombang mikro ngaliwatanpotodetektor.
Kauntungan utama tina metoda ieu nyaéta yén sinyal kalayan stabilitas frékuénsi anu saé pisan sareng noise fase anu rendah tiasa didapet. Ku ngonci frékuénsi laser ka spéktrum transisi atom jeung molekular stabil pisan, atawa rongga optik pisan stabil, sarta pamakéan timer duka kali sistem éliminasi frékuénsi shift jeung téknologi lianna, urang bisa ménta sinyal pulsa optik pisan stabil kalayan. frékuénsi pengulangan pisan stabil, ku kituna pikeun ménta sinyal gelombang mikro jeung fase ultra-low noise. Gambar 5.
Gambar 5. Babandingan noise fase relatif sumber sinyal béda.
Sanajan kitu, kusabab laju pengulangan pulsa nyaeta tibalik tibalik ka panjang rongga tina laser, sarta tradisional mode-dikonci laser badag, hese pikeun ménta sinyal gelombang mikro frekuensi tinggi langsung. Salaku tambahan, ukuran, beurat sareng konsumsi énergi laser pulsa tradisional, ogé syarat lingkungan anu parah, ngabatesan aplikasi laboratorium utamina. Pikeun ngatasi kasusah ieu, panilitian nembe dimimitian di Amérika Serikat sareng Jerman nganggo épék nonlinier pikeun ngahasilkeun sisir optik anu stabil-frekuensi dina rongga optik mode chirp kualitas luhur anu leutik pisan, anu dina gilirannana ngahasilkeun sinyal gelombang mikro noise low-frekuensi luhur.
4. osilator éléktronik opto, Gambar 6.
Gambar 6. diagram Schematic of photoelectric gandeng osilator.
Salah sahiji metodeu tradisional pikeun ngahasilkeun gelombang mikro atanapi laser nyaéta ngagunakeun loop katutup timer eupan balik, salami gain dina loop katutup leuwih gede ti leungitna, osilasi timer gumbira bisa ngahasilkeun gelombang mikro atawa lasers. Nu leuwih luhur faktor kualitas Q tina loop katutup, nu leutik fase sinyal dihasilkeun atawa noise frékuénsi. Dina raraga ngaronjatkeun faktor kualitas loop, cara langsung pikeun ngaronjatkeun panjang loop sarta ngaleutikan leungitna rambatan. Sanajan kitu, hiji loop panjang biasana bisa ngarojong generasi sababaraha mode of osilasi, sarta lamun hiji filter rubakpita sempit ditambahkeun, sinyal gelombang gelombang low-frekuensi low-noise bisa diala. Photoelectric gandeng osilator mangrupakeun sumber sinyal gelombang mikro dumasar kana gagasan ieu, éta ngajadikeun pamakéan pinuh ku ciri leungitna rambatan low serat urang, ngagunakeun serat panjang pikeun ngaronjatkeun nilai loop Q, bisa ngahasilkeun sinyal gelombang mikro jeung fase pisan low noise. Kusabab metoda ieu diajukeun dina 1990s, jenis ieu osilator geus narima panalungtikan éksténsif jeung ngembangkeun considerable, sarta ayeuna aya komérsial photoelectric gandeng osilator. Nu leuwih anyar, osilator photoelectric nu frékuénsi bisa disaluyukeun dina rentang lega geus dimekarkeun. Masalah utama sumber sinyal gelombang mikro dumasar kana arsitéktur ieu nyaéta yén loop anu panjang, sareng noise dina aliran bébas na (FSR) sareng frekuensi ganda na bakal ningkat sacara signifikan. Salaku tambahan, komponén fotoéléktrik anu dianggo langkung seueur, biayana luhur, volumena sesah ngirangan, sareng serat anu langkung panjang langkung sénsitip kana gangguan lingkungan.
Di luhur sakeudeung ngenalkeun sababaraha metode generasi fotoéléktron sinyal gelombang mikro, ogé kaunggulan sareng kalemahanana. Tungtungna, pamakéan photoelectrons pikeun ngahasilkeun gelombang mikro boga kaunggulan sejen nyaeta sinyal optik bisa disebarkeun ngaliwatan serat optik kalayan leungitna pisan low, transmisi jarak jauh ka unggal terminal pamakéan lajeng dirobah jadi sinyal gelombang mikro, sarta kamampuhan pikeun nolak éléktromagnétik. gangguan ieu nyata ningkat ti komponén éléktronik tradisional.
Nulis artikel ieu utamana pikeun rujukan, sarta digabungkeun jeung pangalaman panalungtikan pangarang sorangan jeung pangalaman dina widang ieu, aya inaccuracies jeung incomprehensiveness, mangga ngartos.
waktos pos: Jan-03-2024