Mikrovalna optoelektronika, kao što ime sugerira, je li raskrižje mikrovalne pećnice ioptoelektronika. Mikrovalne pećnice i laki valovi su elektromagnetski talasi, a frekvencije su mnogo naloga veličine različitih, a komponente i tehnologije razvijene u njihovim poljima su vrlo različite. U kombinaciji se možemo iskoristiti jedni s drugima, ali možemo dobiti nove aplikacije i karakteristike koje su teško realizirati.
Optička komunikacijaje glavni primjer kombinacije mikrovalnih pećnica i fotoelektrona. Rani telefon i telegrafski bežični komunikacija, generacija, širenje i prijem signala, svi su koristili mikrovalne uređaje. Elektromagnetski talasi niskog frekvencije koriste se u početku jer je frekvencijski raspon mali i kapacitet kanala za prijenos je mali. Rješenje je povećati frekvenciju prenesenog signala, što je veća frekvencija, više resursa spektra. Ali visoki frekvencijski signal u gubitku razmnožavanja zraka je velik, ali i lako se blokiraju preprekama. Ako se kabl koristi, gubitak kabla je velik, a prijenos velike udaljenosti je problem. Pojava komunikacije optičke vlakna dobro je rješenje ovih problema.Optička vlaknaIma vrlo nizak gubitak prijenosa i odličan je prijenosnik za prijenos signala na velike udaljenosti. Raspon frekvencije lakih talasa mnogo je veći od mikrovalnih pećnica i može istovremeno prenijeti mnogo različitih kanala. Zbog ovih prednosti odOptički prenos, Komunikacija optičke vlakne postala je okosnica današnjeg prenosa informacija.
Optička komunikacija ima dugu povijest, istraživanje i primjena su vrlo opsežna i zrela, evo što više ne govore. Ovaj rad uglavnom uvodi novi sadržaj istraživanja mikrotalasne optoelektronike posljednjih godina osim optičke komunikacije. Mikrovalna optoelektronika uglavnom koristi metode i tehnologije u polju optoelektronike kao prevoznika za poboljšanje i postizanje performansi i aplikacije koje su teško postići sa tradicionalnim mikrovalnim elektronskim komponentama. Iz perspektive primjene uglavnom uključuje sljedeća tri aspekta.
Prva je upotreba optoelektronike za generiranje mikrotalasa visokih performansi, sa niskim bukom, od X-opsega skroz do THZ opsega.
Drugo, obrada mikrovalne signalne signale. Uključujući odlaganje, filtriranje, pretvorbu frekvencije, primanje i tako dalje.
Treće, prijenos analognih signala.
U ovom članku autor predstavlja samo prvi deo, generaciju mikrovalnog signala. Tradicionalni mikrovalni milimetarski talas uglavnom generiraju iii_V mikroelektronske komponente. Njegova ograničenja imaju sljedeće tačke: Prvo, na visoke frekvencije poput 100 GHz iznad, tradicionalna mikroelektronika može proizvesti manje i manje snage, na viši frekvenciju THZ signala, oni ne mogu ništa učiniti. Drugo, kako bi se smanjila faza buka i poboljšala stabilnost frekvencije, originalni uređaj treba biti postavljen u izuzetno niskotemperaturno okruženje. Treće, teško je postići širok spektar pretvorbe frekvencijske frekvencije frekvencije. Za rješavanje ovih problema, optoelektronska tehnologija može igrati ulogu. Glavne metode su opisane u nastavku.
1. Kroz različnu frekvenciju dva različita frekvencija laserskih signala, za pretvaranje mikrovalnih signala koristi se za pretvorbu mikrotalasni signali, kao što je prikazano na slici 1.
Slika 1. Shematski dijagram mikrovalnih pećnica generiranim različnim frekvencijom dvalaseri.
Prednosti ove metode su jednostavna struktura, mogu generirati izuzetno visoke frekvencijsko milimetrove val, pa čak i THZ frekvencijski signal, a podešavanjem frekvencije lasera može provesti veliki raspon brzog pretvorbe, čežnja. Nedostatak je što je linijska ili fazna buka frekvencijskog signala generiranih dva nepovezana laserska signala relativno velik, a frekvencijska stabilnost nije visoka, posebno ako se koristi poluvodički laser s malom volumenom, ali se koristi velikom volumenom, ali se koristi velika volumena. Ako zahtjevi za jačinu težine sustava nisu visoki, možete koristiti lasere sa slabom bukom (~ kHz),Vlaknasti laseri, vanjska šupljinapoluvodički laseri, itd. Pored toga, dva različita načina laserskih signala generirana u istoj laserskoj šupljini mogu se koristiti i za generiranje razlike razlike, tako da se poboljšava performanse mikrovalne frekvencije u frekvenciji.
2 Da bi se riješio problem koji su dva lasera u prethodnoj metodi neusklađenu, a generirana buka signala je prevelika, koherentnost između dva lasera može se dobiti metodom zaključavanja frekvencije ubrizgavanja ili lansiranjem negativnog povratnog zaključavanja. Slika 2 prikazuje tipičnu primjenu zaključavanja ubrizgavanja za generiranje mikrovalnih poltola (slika 2). Direktno ubrizgavanjem trenutnih signala u poluvodiču u poluvodički laser, ili pomoću LINBO3-faza modulatora, više optičkih signala različitih frekvencija s jednakim frekvencijskim razmakom mogu se generirati ili optički čestilj frekvencije. Naravno, najčešće korištena metoda za dobivanje širokog spektra optičke frekvencijske češa je korištenje lasera zaključanog načina. Svaki dva češljana u generiranim češaljkom optičke frekvencije odabire se filtriranjem i ubrizganim u laser 1 i 2, odnosno za realizaciju frekvencije i zaključavanja faze. Budući da je faza između različitih češljana češaljskog češlja optičkih frekvencija, tako da je relativna faza između dva lasera stabilna, a zatim metodom razlike u obliku kao što je opisano prije nego što se opisano mikrovalni signal optičke frekvencijske brzine repeticije.
Slika 2. Shematski dijagram mikrovalne frekvencije udvostručenog signala generiran zaključavanjem frekvencije ubrizgavanja.
Drugi način za smanjenje relativne fazne buke dva lasera je korištenje negativne povratne informacije optički PLL, kao što je prikazano na slici 3.
Slika 3. Shematski dijagram OPL-a.
Princip optičkog PLL-a sličan je PLL-u u polju elektronike. Faza razlika dva lasera pretvorena je u električni signal fotodetektorom (ekvivalentna faznom detektoru), a zatim se fazna razlika između dva lasera dobiva referentnim i filtriranjem, a zatim se natraže natrag u upravljačku jedinicu frekvencije jednog od lasera (za poluvodičke lasere). Kroz takvu negativnu povratnu kontrolnu petlju, relativna frekvencijska faza između dva laserska signala zaključana je na referentni mikrovalni signal. Kombinirani optički signal tada se može prenijeti putem optičkih vlakana na fotodektor na drugom mjestu i pretvoriti u mikrovalnu signal. Rezultirajuća faza šum mikrovalnog signala gotovo je ista kao i referentni signal unutar propusne širine negativne negativne povratne informacije. Faza buka izvan propusne širine jednaka je relativnom faznoj buci originalnih dva nepovezana lasera.
Pored toga, referentni izvor mikrovalnog mikrovalnog signala može se pretvoriti i drugim izvorima signala putem frekvencijskog udvostručenja, frekvencije razdjelnika ili drugu frekvencijsku obradu, tako da se mikrovalni signal donje frekvencije može biti višebojan ili pretvoren u visoke frekvencije RF, THZ signale.
U odnosu na zaključavanje frekvencije ubrizgavanja može dobiti samo frekvenciju udvostručujući, petlje zaključane faze su fleksibilnije, mogu proizvesti gotovo proizvoljne frekvencije i naravno složenije. Na primjer, optički češari frekvencijskim modulatorom na slici 2 koristi se kao izvor svjetlosti, a optička lažna petlja koristi se za selektivno zaključavanjem dva lasera na dva optička tanjaka, kao što je prikazano na slici 4 i F2 referentne frekvencije dva pll-a, a mikrovalni signal N * FREP + F1 + F2 može se generirati razlikom između dva lasera.
Slika 4. Shematski dijagram generiranja proizvoljnih frekvencija pomoću optičkih češlja i PLL-ova.
3 Koristite pulsni laser sa zaključanim načinom da biste pretvorili optički impulsni signal u mikrovalni signal krozfotodetektor.
Glavna prednost ove metode je da se može dobiti signal s vrlo dobrom frekvencijskom stabilnošću i vrlo niskom faznoj šum. Zaključavanjem frekvencije lasera u vrlo stabilan atomski i molekularni prijelazni spektar, ili izuzetno stabilnu optičku šupljinu, i korištenje frekvencije frekvencije udvostručene frekvencije i druge tehnologije, možemo dobiti vrlo stabilan optički impulsni signal s vrlo stabilnom frekvencijom ponavljanja, kako bi se dobili mikrovalni signal sa ultra-niskom faznoj buci. Slika 5.
Slika 5. Usporedba relativne fazne buke različitih izvora signala.
Međutim, jer je stopa ponavljanja impulsa obrnuto proporcionalna dužini šupljine laserom, a tradicionalni laser koji se zaključava na modu je velik, teško je steći direktno dobiti mikrotalasne signale visokog frekvencije. Pored toga, veličina, težina i potrošnja energije tradicionalnih pulseranih lasera, kao i oštrih zahtjeva za okoliš, ograničavaju njihove uglavnom laboratorijske aplikacije. Da bi prevladao ove poteškoće, nedavno je započela istraživanje u Sjedinjenim Državama i Njemačkoj koristeći nelinearne efekte za generiranje frekvencijskih optičkih češlja u vrlo malim, visokokvalitetnim cirpnim optičkim šupljinama, koje stvaraju velike frekvencije mikrovalne mikrovalne signale.
4. Opto elektronski oscilator, slika 6.
Slika 6. Shematski dijagram fotoelektričnog spojnog oscilatora.
Jedna od tradicionalnih metoda generiranja mikrovalnih pećnica ili lasera je korištenje zatvorene petlje za samopouzdanje, sve dok je dobitak u zatvorenoj petlji veći od gubitka, samopredvidna oscilacija može proizvesti mikrovalne pećnice ili lasere. Što je veći faktor kvalitete Q zatvorene petlje, manja generirana faza signala ili frekvencijsku buku. Da bi se povećao faktor kvalitete petlje, izravan je način povećanja dužine petlje i smanjiti gubitak razmnožavanja. Međutim, duža petlja obično može podržavati proizvodnju više načina oscilacije, a ako se doda uskim širinom opsega, može se dobiti jedno-frekvencija mikrovalnog oscilacijskog signala niske buke. Fotoelektrični spojni oscilator je mikrovalni izvor signala na osnovu ove ideje, u potpunosti se koristi malim karakteristikama gubitaka protiv širenja, koristeći duže vlakno za poboljšanje vrednosti petlje, može proizvesti mikrovalnu signal sa vrlo niskom faznoj buci. Budući da je metoda predložena u 1990-ima, ova vrsta oscilatora dobila je opsežnu istraživanje i značajan razvoj, a trenutno postoje komercijalni fotoelektrični oscilatori. Nedavno su razvijene fotoelektrične oscilatore čije se frekvencije mogu prilagoditi širokom rasponu. Glavni problem mikrotalasnih izvora signala zasnovan na ovoj arhitekturi je taj što je petlja duga, a buka u slobodnom protoku (FSR) i njegova dvostruka frekvencija bit će značajno povećana. Pored toga, korištene fotoelektrične komponente su više, troškovi su visoki, jačina zvuka je teško smanjiti, a duže vlakno je osjetljivije na poremećaj u okolišu.
Navedeno nakratko uvodi nekoliko metoda fotoelektronske generacije mikrovalnih signala, kao i njihove prednosti i nedostatke. Konačno, upotreba fotoelektrona za proizvodnju mikrovalne je da se optički signal može distribuirati kroz optičkim vlaknima, sa vrlo niskim gubitkom, a zatim se pretvori u mikrotalasne signale, a mogućnost oduzivanja elektromagnetskom smetnjem značajno je poboljšana od tradicionalnih elektroničkih komponenti.
Pisanje ovog članka uglavnom je za referencu i u kombinaciji s autorovim istraživačkim iskustvom i iskustvom u ovom polju, postoje netočnosti i nerazumijevanje, molim vas da razumijete.
Pošta: Jan-03-2024