Pwodiksyon pwodiksyon ak cho zòn nan Microwave Siyal nan Optoelektron mikwo ond

Optoelectronics mikwo ond, kòm non li sijere, se yon disiplin entèdisiplinè mikwo ond ak optoelektronik. Tou de mikwo-onn ak vag limyè yo se onn elektwomayetik, ak frekans yo anpil lòd nan grandè diferan. Eleman yo ak teknoloji devlope nan jaden respektif yo trè diferan. Konbine ak aprann nan fòs chak lòt la ka bay nouvo aplikasyon ak karakteristik ki difisil pou reyalize [1,2,3].

Optik kominikasyon se yon egzanp pi bon nan yon konbinezon de mikwo ond ak optoelectronics. Telefòn televizyon bonè televizyon bonè, jenerasyon siyal, pwopagasyon ak resepsyon se tout aparèy mikwo ond yo itilize. Low-frekans elektwomayetik vag yo te itilize nan premye, paske ranje a frekans se ti, ak kapasite nan chanèl transmisyon se ti. Solisyon an se ogmante frekans nan transmisyon siyal la. Pi wo a frekans lan, resous yo plis espèk. Sepandan, wo-frekans siyal yo gen gwo pwopagasyon pèt nan lè a, epi yo fasil obstrui pa obstak. Si ou itilize transmisyon branche, pèt kab la se gwo, ak transmisyon long distans se yon pwoblèm. Te Aparisyon nan fib optik kominikasyon rezoud pwoblèm sa yo. Optik fib transmisyon pèt se trè ba, li se yon konpayi asirans ekselan pou transmèt siyal sou distans ki long. Range frekans vag limyè yo depase mikwo-onn, e anpil chanèl diferan ka transmèt an menm tan. Paske nan avantaj sa yo nan transmisyon optik, optik fib kominikasyon te vin zo rebèl la nan piblikasyon enfòmasyon jodi a.

Optik kominikasyon gen yon istwa long, rechèch ak aplikasyon yo trè vaste ak matirite, mwen pa pral di plis isit la. Isit la mwen sitou vle prezante kontni rechèch la nan lòt optoelectronics émergentes mikwo ond lòt pase kominikasyon optik nan dènye ane yo. Optoelectronics mikwo ond se sitou ki baze sou metòd ak teknik nan jaden an nan optoelektronik amelyore ak reyalize pèfòmans lan 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.

Premyèman, itilize nan optoelectronics yo pwodwi wo-pèfòmans, ki ba-bri mikwo ond siyal, ki soti nan X-band nan band la THz.

Dezyèmman, pwosesis la nan siyal mikwo ond. Ki gen ladan reta, filtraj, konvèsyon frekans, k ap resevwa ak sou sa.

Twazyèm, transmisyon siyal analogique.

Atik sa a sèlman entwodui premye pati nan atik la, jenerasyon an siyal mikwo ond. Se vag tradisyonèl mikwowev milimèt la pwensipalman pwodwi pa iii_V konpozan mikwoelectronic [4]. Limit li yo se sa ki annapre yo: Premyèman, nan frekans segondè tankou 100 GHz oswa plis, konpozan mikwo-elektwonik tradisyonèl yo ka pwodwi mwens ak mwens pouvwa, ak pi wo siyal THz frekans, yo san fòs. Dezyèmman, yo nan lòd yo diminye bri a faz ak amelyore estabilite nan frekans, aparèy orijinal la bezwen yo mete nan yon anviwònman kryogèn. Twazyèmman, li difisil pou reyalize yon pakèt konvèsyon frekans FM. Pou rezoud pwoblèm sa yo, optoelectronics teknoloji ka jis montre tèt li. Men kèk nan metòd prensipal yo.

1. Lè w itilize divès frekans nan de siyal lazè frekans diferan, yon fotodetektor segondè-frekans konvèti pou jenere yon siyal mikwo ond [5, 6], jan yo montre nan FIG. 1.

Figi 1. Dyagram chema nan de jenerasyon frekans mikwo ond efektif lazè.

Avantaj nan metòd sa a se ke li gen yon estrikti ki senp epi yo ka jenere siyal nan frekans ekstrèmman wo, vag milimèt ak menm THz frekans. Anplis, pa ajiste frekans nan lazè a, nan yon pakèt domèn rapid konvèsyon frekans ak frekans rapid fèt yo fèt. Dezavantaj la se ke lajè liy oswa bri faz nan siyal la frekans diferans ki te pwodwi pa de siyal lazè incoherent se relativman gwo, ak estabilite nan frekans se pa segondè, espesyalman si se yon ti-gwosè men lajè (~ Megaèrts) semi-kondiktè lazè yo itilize. . Si sistèm pwa ak volim kondisyon yo pa segondè, yon lazè solid-eta (~ kHz) lazè, lazè fib [7,8], lazè semi-kondiktè kavite [9], elatriye ka itilize. Anplis de sa, de mòd diferan nan siyal lazè pwodwi nan kavite a lazè menm kapab tou itilize jenere frekans lan diferans, pou ke estabilite nan efikasite frekans mikwo ond ka anpil amelyore [10-12].

2. Pou rezoud pwoblèm nan ki de lasers nan metòd anvan an yo incoherent ak bri faz nan siyal la pwodwi a twò gwo, yon metòd bloke piki oswa yon faktori negatif faz fèmen sikwi yo ka itilize jwenn konjwen ki genyen ant de lasers [13]. Figi 2 montre yon aplikasyon tipik nan piki-fèmen frekans milti-frekans jenerasyon mikwo ond (Figi 2). Pa dirèkteman enjekte yon wo-frekans siyal aktyèl nan lazè a semi-conducteurs, oswa lè l sèvi avèk yon modilator faz LiNbO3, yon plusyal nan siyal optik ki gen frekans diferan nan entèval egal ka pwodwi, oswa yon peny frekans optik. Natirèlman, metòd la souvan itilize pou jwenn yon pàn frekans espektak optik se itilize yon lazè-fèmen lazè [14]. Nenpòt de siyon peny nan peny jenerik optik yo te chwazi pa filtre ak sou fòm piki nan lasers yo 1 ak 2 respektivman reyalize bloke frekans fèmen. Paske faz ki genyen ant siyal yo peny diferan nan peny optik la se relativman ki estab, se yon faz ki estab relatif ant de lazer yo jwenn, ak frekans nan repete nan peny ka jwenn nan metòd la nan frekans diferans jan sa dekri anwo la a. Siyal frekans mikwo ond frekans.

Figi 2. Dyagram chema nan piki-fèmen jenerasyon frekans nan mikwo ond frekans-double siyal yo.

Yon lòt fason pou redwi bri faz relatif la de lazer yo se pou itilize yon negatif fidbak optik faz-fèmen bouk, jan yo montre nan Figi 3.

Figi 3. Optik PLL schematic.

Prensip la nan faz optik fèmen riban se menm jan ak faz nan fèmen bouk nan jaden an elektwonik [15,16,17]. Diferans nan faz de lazer yo konvèti nan yon siyal elektrik pa yon fotodetektè (ki koresponn ak yon detektè faz), ak diferans ki genyen ant de lazer yo jwenn nan frekans diferans ki gen sous referans mikwo ond siyal la, epi li se fidbak la tounen nan de lasers apre anplifikasyon ak filtraj. Yon inite frekans kontwòl lazè (piki aktyèl pou lasers semi-conducteurs). Avèk tankou yon riban kontwòl negatif fidbak, frekans relatif ki genyen ant de siyal yo lazè se faz ki fèmen ak siyal la mikwo ond referans. Ka konbine siyal la optik Lè sa a, dwe transmèt nan yon fib optik nan yon fotodetector yon lòt kote ak konvèti nan yon siyal mikwo ond. Bri faz nan siyal mikwo onivo a konsa pwodwi se prèske menm bagay la tou kòm bri a faz nan siyal la referans nan Pleasant la nan faz-fèmen negatif bouk la fidbak. Faz bri deyò Pleasant la egal a bri faz relatif la de orijinal de lazer incoherent.

Anplis de sa, referans mikwo ond siyal sous la kapab tou yon lòt sous siyal ki trete pa konvèsyon frekans, frekans dijital, oswa lòt konvèsyon frekans, pou siyal mikwo ond lan ak pi ba frekans ka milti-frekans-konvèti oswa konvèti nan frekans segondè. Radyo frekans, siyal THz ak sou sa.

Konpare ak frekans piki-fèmen, ki ka sèlman jwenn miltiplikasyon frekans, faz-fèmen pasan yo pi fleksib, ka jenere prèske nenpòt ki frekans, ak nan kou, yo pi konplèks. Pou egzanp, nan figi. 2, faz modulation pa yon modulator optoelektronik, oswa yon peny optik ki te pwodwi pa yon lazè enpulsyonèl kòm yon sous limyè, yon optik faz-fèmen bouk itilize yo seleksyone fèmen de lasers nan de nan siyal yo optik peny-dan. Jenere segondè-frekans siyal nan frekans diferans lan, jan yo montre nan Figi 4. F1 ak f2 se frekans siyal referans de pasan fèmen faz respektivman, epi yon siyal mikwo ond nan N * frep + f1 + f2 ka pwodwi pa diferans frekans ant de lazer yo.

Figi 4. Jenere yon dyagram frekans abitrè lè l sèvi avèk peny optik ak PLL optik.

3. Sèvi ak yon lazè-fèmen lazè enpulsyonèl, siyal la batman kè apik konvèti nan yon siyal mikwo ond pa yon fotodetector [18-20].

Avantaj prensipal metòd sa a se ke yon siyal ki gen bon estabilite frekans ak bri faz ba anpil ka jwenn. Pa bloke frekans nan lazè a nan yon trè stab atomik molekilè tranzisyon spectre, oswa yon kavite optik ekstrèmman estab, ak lè l sèvi avèk tèt-miltipliye frekans elimine orè frekans sistèm, elatriye, siyal batman kè batik ak trè frekans repetisyon frekans ka jwenn. Ultra-ba bri siyal mikwo ond bri [21-23]. Jan yo montre nan Figi 5.

Figi 5. Konparezon bri faz relatif nan sous siyal diferan. Ekstrè ki soti nan referans [21]

Sepandan, paske frekans nan repetisyon nan batman kè a se envers pwopòsyonèl ak longè a kavite nan lazè a, pandan y ap lazè a konvansyonèl-fèmen ak yon gwo volim, li difisil dirèkteman jwenn siyal mikwo ond segondè-frekans. Anplis de sa tradisyonèl volim nan enpulsyonèl lazè, pwa ak konsomasyon enèji, osi byen ke kondisyon ki difisil nan anviwònman an te limite yo sèvi ak prensipalman nan laboratwa a. Pou yo ka simonte difikilte sa yo, rechèch ki pi avanse Ozetazini ak Almay te itilize efè non lineyè pou jenere frekans ki estab ki estab nan yon ti kavite mèb ki gen bon kalite pou jenere siyal mikwo ond ki gen anpil frekans. -29]].