Микробранова оптоелектроника, како што сугерира името, е пресекот на микробранова печка иОптоелектроника. Микробрановите и светлосните бранови се електромагнетни бранови, а фреквенциите се многу нарачки со големина различни, а компонентите и технологиите развиени во нивните полиња се многу различни. Во комбинација, можеме да ги искористиме едни со други, но можеме да добиеме нови апликации и карактеристики што е тешко да се реализираат соодветно.
Оптичка комуникацијае главен пример за комбинација на микробранови и фотоелектрони. Раните телефонски и телеграфски безжични комуникации, генерација, размножување и прием на сигнали, сите користени микробранови уреди. Електромагнетските бранови со ниска фреквенција се користат првично затоа што опсегот на фреквенција е мал, а капацитетот на каналот за пренос е мал. Решението е да се зголеми фреквенцијата на пренесениот сигнал, толку е поголема фреквенцијата, толку повеќе ресурси на спектарот. Но, сигналот со висока фреквенција во загубата на размножување на воздухот е голем, но исто така е лесен за блокиран од пречки. Ако се користи кабелот, губењето на кабелот е големо, а преносот на долги растојанија е проблем. Појавата на комуникација со оптички влакна е добро решение за овие проблеми.Оптички влакнаима многу мала загуба на пренос и е одличен носител за пренесување на сигнали на долги растојанија. Опсегот на фреквенција на светлосни бранови е многу поголем од оној на микробрановите и може истовремено да пренесува многу различни канали. Заради овие предности наОптички пренос, Комуникацијата со оптички влакна стана 'рбет на денешниот пренос на информации.
Оптичката комуникација има долга историја, истражувањето и примената се многу обемни и зрели, тука не е да кажам повеќе. Овој труд главно ја воведува новата истражувачка содржина на микробранова оптоелектроника во последниве години, освен оптичката комуникација. Микробранова оптоелектроника главно ги користи методите и технологиите во областа на оптоелектроника како превозникот за подобрување и постигнување на перформансите и примената што е тешко да се постигне со традиционалните микробранови електронски компоненти. Од гледна точка на примена, главно ги вклучува следниве три аспекти.
Првата е употреба на оптоелектроника за генерирање на микробранови сигнали со високи перформанси, со низок шум, од X-band сè до опсегот THz.
Второ, обработка на микробранови сигнал. Вклучувајќи одложување, филтрирање, конверзија на фреквенција, примање и така натаму.
Трето, пренесување на аналогни сигнали.
Во овој напис, авторот го воведува само првиот дел, генерација на микробранова сигнал. Традиционалниот микробранова милиметарска бран главно се генерира од микроелектронските компоненти III_V. Неговите ограничувања ги имаат следниве точки: прво, на високи фреквенции како што се 100GHz погоре, традиционалната микроелектроника може да произведе помалку и помалку моќност, до повисоката фреквенција THz сигнал, тие не можат да направат ништо. Второ, за да се намали фазен бучава и да се подобри стабилноста на фреквенцијата, оригиналниот уред треба да се постави во екстремно ниска температурна околина. Трето, тешко е да се постигне широк спектар на конверзија на фреквенција на фреквенција на фреквенција. За да се решат овие проблеми, оптоелектронската технологија може да игра улога. Главните методи се опишани подолу.
1. Преку фреквенцијата на разликата на две различни ласерски сигнали на фреквенција, се користи фотоодектор со висока фреквенција за конвертирање на микробранови сигнали, како што е прикажано на Слика 1.
Слика 1. Шематски дијаграм на микробранови генерирани од фреквенцијата на разликата на двеласери.
Предностите на овој метод се едноставна структура, можат да генерираат екстремно висока фреквенција милиметарски бран, па дури и сигнал за фреквенција на THz, а со прилагодување на фреквенцијата на ласерот може да изврши голем спектар на конверзија на брза фреквенција, фреквенција на замав. Недостаток е во тоа што широчината на линијата или фазата на бучава на сигналот за фреквенција на разлика генериран од два неповрзани ласерски сигнали е релативно голема, а стабилноста на фреквенцијата не е голема, особено ако се користи полупроводнички ласер со мал волумен, но голем ливчиња (~ MHz) се користи. Ако барањата за волумен на тежина на системот не се високи, можете да користите ласери со цврста состојба на ниска бучава (~ kHz),ласери со влакна, надворешна празнинаПолупроводнички ласериитн. Покрај тоа, два различни начини на ласерски сигнали генерирани во иста ласерска празнина, исто така, можат да се користат за да се генерира фреквенција на разлика, така што перформансите на стабилноста на фреквенцијата на микробранови се значително подобрени.
2. Со цел да се реши проблемот дека двете ласери во претходниот метод се некохерентни, а генерираната бучава од фазата на сигнал е премногу голема, кохерентноста помеѓу двете ласери може да се добие со методот на заклучување на фреквенцијата на фреквенцијата на фреквенцијата или методот за заклучување на фазата на заклучување на фазата на повратна информација. На Слика 2 е прикажана типична примена на заклучување на инјектирање за да се генерираат микробранови множители (Слика 2). Со директно инјектирање на сигнали со висока фреквенција на струја во ласер на полупроводници, или со употреба на модулатор на фаза Linbo3, може да се генерираат повеќе оптички сигнали на различни фреквенции со растојание од еднаква фреквенција, или комбинирани со оптички фреквенции. Се разбира, најчесто користениот метод за да се добие широк спектар на оптичка фреквенција чешел е да се користи ласер заклучен со режим. Било какви два сигнали на чешел во генерираниот чешел за оптичка фреквенција се избираат со филтрирање и инјектирани во ласер 1 и 2, соодветно за да се реализира фреквенцијата и заклучувањето на фазата, соодветно. Бидејќи фазата помеѓу различните сигнали на чешел на чешел на оптичка фреквенција е релативно стабилна, така што релативната фаза помеѓу двата ласери е стабилна, а потоа со методот на фреквенција на разлики, како што е опишано претходно, може да се добие мулти-пати фреквентен микробранова сигнал на стапката на повторување на чевли за оптичка фреквенција.
Слика 2. Шематски дијаграм на сигналот за удвојување на фреквенцијата на микробранова фреквенција генериран со заклучување на фреквенцијата на инјектирање.
Друг начин да се намали релативната фаза на бучавата на двата ласери е да се користи оптичка PLL за негативни повратни информации, како што е прикажано на Слика 3.
Слика 3. Шематски дијаграм на OPL.
Принципот на оптичка PLL е сличен на оној на PLL во областа на електрониката. Фазата на разликата на двата ласери се претвора во електричен сигнал со фотоодектор (еквивалентно на фазен детектор), а потоа фазата на разлика помеѓу двата ласери се добива со правење фреквенција на разлика со референтен извор на сигнал за микробранови, кој е засилен и филтриран и потоа се внесува назад во единицата за контрола на фреквенцијата на една од ласерите (за ласерски ласер, тоа е инјектирање). Преку таква негативна јамка за контрола на повратни информации, фазата на релативна фреквенција помеѓу двата ласерски сигнали е заклучена на сигналот за референтна микробранова печка. Комбинираниот оптички сигнал потоа може да се пренесе преку оптички влакна во фотоодектор на друго место и да се претвори во микробранова сигнал. Добиената фаза на бучавата на микробрановата сигнал е скоро иста како онаа на референтниот сигнал во рамките на широчината на опсегот на фазата заклучена за негативни повратни информации. Фазата на бучава надвор од широчината на опсегот е еднаква на релативната фаза на бучавата на оригиналните два неповрзани ласери.
Покрај тоа, референтниот извор на сигнал за микробранова печка може да се претвори и со други извори на сигнал преку удвојување на фреквенцијата, фреквенција на делител или друга обработка на фреквенцијата, така што сигналот за микробранова на пониска фреквенција може да биде мултидобулен, или да се претвори во сигнали со висока фреквенција RF, THz.
Во споредба со заклучувањето на фреквенцијата на вбризгување може да добие само удвојување на фреквенцијата, фазата заклучени јамки се пофлексибилни, можат да произведат скоро произволни фреквенции и секако посложени. На пример, чешел со оптичка фреквенција генериран од фотоелектричниот модулатор на Слика 2 се користи како извор на светлина, а оптичката фаза заклучена јамка се користи за селективно заклучување на фреквенцијата на двата ласери до двата сигнални чевли, а потоа се генерираат сигнали со висока фреквенција преку фреквенцијата на разликата, како што е прикажано на Слика 4. N*FREP+F1+F2 може да се генерира со фреквенцијата на разликата помеѓу двата ласери.
Слика 4. Шематски дијаграм на генерирање на произволни фреквенции со употреба на чешли и PLL на оптичка фреквенција.
3 Користете го ласерскиот пулс заклучен со режимот за да го претворите сигналот за оптички пулсен сигнал во микробранова сигнал прекуФотодектор.
Главната предност на овој метод е дека може да се добие сигнал со многу добра стабилност на фреквенцијата и многу ниска фаза на бучава. Со заклучување на фреквенцијата на ласерот во многу стабилен атомски и молекуларен спектар на транзиција, или исклучително стабилна оптичка празнина, и употреба на промена на фреквенцијата на системот за елиминација на фреквенцијата на фреквенција на фреквенција и други технологии, можеме да добиеме многу стабилен оптички пулсен сигнал со многу стабилна фреквенција на повторување, за да добиеме сигнал за микробранови со ултра-фаза на фази. Слика 5.
Слика 5. Споредба на релативна фаза на бучава од различни извори на сигнал.
Меѓутоа, бидејќи стапката на повторување на пулсот е обратно пропорционална со должината на шуплината на ласерот, а традиционалниот ласер заклучен со режимот е голем, тешко е директно да се добијат сигнали со микробранова фреквенција. Покрај тоа, големината, тежината и потрошувачката на енергија на традиционалните пулсирани ласери, како и грубите барања за животна средина, ги ограничуваат нивните главно лабораториски апликации. За да се надминат овие тешкотии, истражувањето неодамна започна во Соединетите Држави и Германија користејќи нелинеарни ефекти за да се генерираат оптички чешли стабилни со фреквенција во многу мали, висококвалитетни оптички шуплини на режимот Chirp, што пак генерира сигнали со висока фреквенција со низок шум.
4. Опто електронски осцилатор, Слика 6.
Слика 6. Шематски дијаграм на фотоелектричен споен осцилатор.
Еден од традиционалните методи за генерирање на микробранови или ласери е да се користи затворена јамка за само-повратна информација, сè додека добивката во затворената јамка е поголема од загубата, само-возбудената осцилација може да произведе микробранови или ласери. Колку е повисок факторот на квалитет Q на затворената јамка, толку е помал генерираната фаза на сигналот или бучавата на фреквенцијата. Со цел да се зголеми факторот на квалитет на јамката, директен начин е да се зголеми должината на јамката и да се минимизира загубата на размножување. Како и да е, подолга јамка обично може да поддржува генерирање на повеќе режими на осцилација, и ако се додаде филтер за тесен опсег, може да се добие сигнал за микробранова осцилација со ниска бучава. Фотоелектричниот споен осцилатор е извор на сигнал за микробранова печка заснован на оваа идеја, тој ја користи целосната употреба на карактеристиките на загуба на ниско размножување на влакната, користејќи подолго влакно за подобрување на вредноста на јамката Q, може да произведе сигнал за микробранова печка со бучава од многу ниска фаза. Бидејќи методот беше предложен во 1990 -тите, овој вид осцилатор доби широко истражување и значителен развој, а во моментов има комерцијални фотоелектрични споеви осцилатори. Неодамна, фотоелектрични осцилатори чии фреквенции можат да се прилагодат преку широк опсег. Главниот проблем на изворите на сигнал од микробранова печка врз основа на оваа архитектура е дека јамката е долга, а бучавата во нејзиниот слободен проток (FSR) и неговата двојна фреквенција ќе биде значително зголемена. Покрај тоа, користените фотоелектрични компоненти се повеќе, цената е голема, волуменот е тешко да се намали, а подолгото влакно е почувствително на нарушување на животната средина.
Горенаведеното накратко воведува неколку методи на генерирање на фотоелектрони на микробранови сигнали, како и нивните предности и недостатоци. Конечно, употребата на фотоелектрони за производство на микробранова печка има друга предност е тоа што оптичкиот сигнал може да се дистрибуира преку оптичкото влакно со многу мала загуба, преносот на долги растојанија во секој терминал за употреба и потоа да се претвори во микробранови сигнали, а можноста да се одолее на електромагнетното мешање е значително подобрен од традиционалните електронски компоненти.
Пишувањето на овој напис е главно за повикување и во комбинација со сопственото искуство и искуство на авторот во оваа област, има неточности и неразбирливост, ве молиме разберете.
Време на објавување: Јануари-03-2024