Микротолқынды пештер оптоэлектроникасы, өйткені атау ұсынылғандай, микротолқынды пештің қиылысы жәнеОптоэлектроника. Микротолқындар мен жарық толқындары - электромагниттік толқындар, ал жиіліктер әртүрлі деңгейдегі көптеген тапсырыстар болып табылады, ал тиісті өрістерде жасалған компоненттер мен технологиялар өте әртүрлі. Біріктірілгенде, біз бір-бірімізді пайдалана аламыз, бірақ біз жаңа бағдарламалар мен сипаттамаларды сәйкестендіре аламыз.
Оптикалық байланысМикротолқындар мен фотоэлектрондардың үйлесімінің керемет мысалы. Ертерек телефон және телеграф сымсыз байланыс, сигналдарды ұрпақ, таратылуы және алу, барлық қолданылған микротолқынды құрылғылар. Төмен жиіліктер электромагниттік толқындар бастапқыда қолданылады, өйткені жиілік диапазоны аз, ал таратылатын арна сыйымдылығы аз болады. Шешім - берілетін сигналдың жиілігін арттыру, жиілігі неғұрлым жоғары болса, соғұрлым спектрлер. Аустрацияның таралуындағы жоғары жиіліктегі сигнал үлкен, бірақ кедергілермен бұғатталуы оңай. Егер кабель қолданылса, кабельдің жоғалуы үлкен, ал қалааралық беру проблема болып табылады. Оптикалық талшықты байланыстың пайда болуы - бұл проблемалардың жақсы шешімі.Оптикалық талшықӨткізудің аздығы өте төмен және ұзақ қашықтықтан сигнал беру үшін тамаша тасымалдаушы. Жарық толқындарының жиілік диапазоны микротолқындардан әлдеқайда үлкен және көптеген түрлі арналарды бір уақытта жібере алады. Осы артықшылықтарға байланыстыОптикалық беріліс, Оптикалық талшықты байланысы бүгінгі ақпаратты берудің негізі болды.
Оптикалық байланыс ұзақ тарихы бар, зерттеулер мен қолдану өте ауқымды және жетілген, мұнда көбірек айтуға болмайды. Бұл қағаз негізінен микротолқынды оптоэлектрониканың жаңа ғылыми мазмұнын оптикалық байланыстан басқа соңғы жылдары енгізеді. Микротолқынды пештердің оптоэлектрондары негізінен оптоэлектроника саласында әдістер мен технологияларды қолданады, өйткені тасымалдаушы ретінде дәстүрлі микротолқынды электронды компоненттерге қол жеткізу қиын және қолдануға қол жеткізеді. Өтініш беру тұрғысынан, оған негізінен келесі үш аспект кіреді.
Біріншісі - x-диапазоннан жоғары өнімді, төмен шу сигналдарын жасау үшін оптоэлектрониканы қолдану, диапазоннан THZ диапазонына дейін.
Екіншіден, микротолқынды пешті өңдеу. Оның ішінде кідіріс, сүзу, жиілікті түрлендіру, қабылдау және т.б.
Үшіншіден, аналогтық сигналдарды беру.
Бұл мақалада автор тек бірінші бөлімді, микротолқынды сигналдың пайда болуын ұсынады. Дәстүрлі микротолқынды миллиметр толқыны негізінен III_V микроэлектрондық құрамдас бөліктерімен жасалады. Оның шектеулері келесі нүктелерге ие: біріншіден, жоғарыдағы жоғары жиіліктерге, мысалы, жоғары, дәстүрлі микроэлектроника аз және аз қуат алуы мүмкін, олар аз жиіліктер үшін, олар ештеңе істей алмайды. Екіншіден, фазалық шуды азайту және жиілік тұрақтылығын арттыру үшін бастапқы құрылғыны өте төмен температуралық ортаға қою керек. Үшіншіден, жиілік модуляциясын жиілікті түрлендірудің кең спектріне қол жеткізу қиын. Осы мәселелерді шешу үшін OptoEleCtronic технологиясы рөл атқара алады. Негізгі әдістер төменде сипатталған.
1. Екі түрлі жиіліктің лазерлі сигналдарының айырмашылығы туралы, жоғары жиілікті фотодетектор, 1-суретте көрсетілгендей, микротолқынды сигналдарды түрлендіру үшін қолданылады.
Сурет 1. Екі-екі жиіліктегі айырмашылықпен жасалған микротолқындардың схемалық диаграммасылазерлер.
Бұл әдістің артықшылықтары қарапайым құрылым болып табылады, сонымен қатар тым жоғары жиілік миллиметрі толқындарын және тіпті THZ жиілік сигналын тудыруы мүмкін, және лазер жиілігін реттеу арқылы жылдам жиілікті конверсия, сыпыру жиілігін жүзеге асыра алады. Кемшілігі - бұл екі байланыссыз лазер сигналдарымен жасалған айырмашылық жиілік сигналының сызық-фазалық шуының немесе жиіліктің шуының мәні салыстырмалы түрде үлкен, ал жиілік тұрақтылығы, әсіресе жартылай өткізгіш лазер, бірақ үлкен көлемді лазер (~ МГц) қолданылады. Егер жүйелік салмақ көлемінің мөлшері жоғары болмаса, төмен шу (~ кГц) қатты күйдегі лазерлерді қолдануға болады,талшықты лазерлер, сыртқы қуысжартылай өткізгіш лазерлерСонымен қатар, бірдей лазерлік қуыста жасалған лазерлік сигналдардың екі түрлі режимі әр түрлі лазерлік қуыс түрін, сонымен қатар, микротолқынды жиіліктің тұрақтылығы өте жақсартылғанындай, айырмашылық жиілігін қалыптастыру үшін қолданылуы мүмкін.
2. Алдыңғы әдіспен екі лазерлер көрсетілмейтін және сигналдық фазалық шу тым үлкен, ал сигналдың когеренті екі лазердің арасындағы үйлесімділікке инъекция жиілігін құлыптау әдісі немесе кері кері байланыс фазасының құлыптау тізбегі арқылы алуға болады. 2-суретте микротолқынды мультиплиталар жасау үшін инъекциялық құлыптаудың әдеттегі қолданылуы көрсетілген (2-сурет). Жиіліктің жоғары жиілік сигналдарын жартылай өткізгіш лазеріне немесе Linbo3-фазалық модульді қолдану арқылы тікелей инъекциялау арқылы, тең жиілікті аралығы бар түрлі жиіліктердің бірнеше оптикалық сигналдарын жасау немесе оптикалық жиілік тарақтары. Әрине, кең спектрлі оптикалық жиіліктегі кең спекторлы әдіске арналған әдіс - бұл режимді құлыпталған лазерді пайдалану. Жасалған оптикалық жиіліктегі кез-келген екі тарақ сигналдар сәйкесінше сүзгілеу және 1 және 2-ге дейін таңдалған, сәйкесінше жиілік пен фазаны оқшаулауды жүзеге асыру үшін. Оптикалық жиіліктегі тарақ тастарының әр түрлі сигналдары арасындағы фаза салыстырмалы түрде тұрақты, сондықтан екі лазердің арасындағы салыстырмалы кезең тұрақты, содан кейін айырмашылық жиілігі бойынша, содан кейін айырмашылық жиілігі бойынша, оптикалық жиілік тарағы Қайта қайталану жылдамдығын алуға болады.
Сурет 2
Екі лазердің салыстырмалы фазалық шуын азайтудың тағы бір тәсілі - 3-суретте көрсетілгендей теріс кері байланыс оптикалық PLL пайдалану.
3-сурет. ОПЛ схемалық диаграммасы.
Оптикалық PLL принципі электроника саласындағы PLL-ге ұқсас. Екі лазердің фазалық айырмашылығы электрлік сигналға жіберіледі (фазалық детекторға балама), содан кейін екі лазерлердің арасындағы айырмашылық, содан кейін сүзгідендірілген және сүзгіден өткізіліп, содан кейін лазерлердің бірлігіне қайта өңделеді (жартылай өткізгіш лазерлер үшін, ол айдайтын). Мұндай теріс пікірлерді басқару циклы арқылы екі лазер сигналдары арасындағы салыстырмалы жиілік фазасы сілтемеге арналған микротолқынды сигналға құлыпталған. Содан кейін біріктірілген оптикалық сигналды оптикалық талшықтар арқылы фотодетекторға жіберіп, микротолқынды сигналға түрлендіріледі. Микротолқынды сигналдың алынған фазалық шуы фазалық құлыпталған теріс кері байланыс циклінің өткізу қабілеттілігіндегі сілтеме сигналы арқылы бірдей. Өткізу қабілетінің сыртында фазалық шу түпнұсқа екі байланысты емес лазерлердің салыстырмалы фазалық шуына тең.
Сонымен қатар, микротолқынды сигнал көзін басқа сигнал көздері жиілікті екі есе көбейту, бөлшек жиілік немесе басқа жиілікті өңдеу арқылы, ал төменгі жиіліктің микротолқынды сигналдары көп пайда болуы немесе жоғары жиілікті RF, THZ сигналдарына ауыстырады.
Инъекциямен салыстырғанда жиілікті құлыптау тек жиіліктерді екі есе көбейтуге, фазалық құлыпталған ілмектерді ғана алады, олар тұра алады, әр түрлі жиіліктерді және әрине кешенді болады. Мысалы, 2-суреттегі фотоэлектрлік модулятор құрған оптикалық жиіліктегі оптикалық жиіліктегі тарақ, ал оптикалық фазалық цикл екі оптикалық сигналдармен қолданылады, содан кейін 4-суретте көрсетілгендей, 4-суреттегі жиіліктегі сигналдар жасаңыз. N * FREP + F1 + F2 екі лазер арасындағы айырмашылық жиілігімен жасалуы мүмкін.
Сурет 4
3. Оптикалық импульсті сигналды оптикалық импульстік сигналды микротолқынды сигналға түрлендіру үшін режимді құлыпталған импульсті лазер қолданыңызфотодетектор.
Бұл әдістің басты артықшылығы - өте жақсы жиілік тұрақтылығы және өте төмен фазалық шуылмен сигнал алуға болады. By locking the frequency of the laser to a very stable atomic and molecular transition spectrum, or an extremely stable optical cavity, and the use of self-doubling frequency elimination system frequency shift and other technologies, we can obtain a very stable optical pulse signal with a very stable repetition frequency, so as to obtain a microwave signal with ultra-low phase noise. 5-сурет.
5-сурет. Әр түрлі сигнал көздерінің салыстырмалы фазалық шуын салыстыру.
Алайда, импульстің қайталану деңгейі лазердің қуыс ұзындығына кері пропорционал, ал дәстүрлі режимді құлыпталған лазерге дейін, сонымен қатар жоғары жиілікті микротолқынды сигналдарды тікелей алу қиын. Сонымен қатар, дәстүрлі импульсті лазерлердің мөлшері, салмағы және энергия шығыны, сондай-ақ қатал экологиялық талаптар, негізінен зертханалық қосымшаларды шектейді. Осы қиындықтарды жеңу үшін жақында Америка Құрама Штаттарында және Германияда зерттеулер емес, жоғары сапалы хирп режиміндегі оптикалық қуыстарды қалыптастыру үшін, ол өте аз, жоғары сапалы шулы оптикалық қуыстарды құруға бей-жай әсер етпеді.
4. Опто-электронды осциллятор, 6-сурет.
6-сурет. Фотоэлектрлік осциллятордың схемалық диаграммасы.
Микротолқындар мен лазерлерді құрудың дәстүрлі әдістерінің бірі - жабық циклді пайдалану - жабық циклды пайдалану, өйткені жабық циклдің пайда болуынан гөрі, шығындар жоғалтқандықтан, өзін-өзі қоздыратын тербелістер микротолқындар немесе лазерлер шығарады. Жабық циклдің Q сапа факторы неғұрлым жоғары болса, соғұрлым алынған сигнал фазасы немесе жиіліктік шу аз болады. Циклдың сапа факторын арттыру үшін тікелей тәсіл циклдың ұзындығын арттыру және таралу шығынын азайту болып табылады. Алайда, ұзағырақ цикл әдетте бірнеше тербелістің пайда болуын қолдай алады, ал егер тар өткізу қабілеттілігі сүзгісі қосылса, бір жиілікті төмен шу-шу шуылы микротолқынды пештің тербелісі сигналын алуға болады. Фотоэлектрлік амиллатқыш - бұл идеяға негізделген микротолқынды сигнал көзі, ол осы идеяға негізделген, ол талшықтың төмен таралу сипаттамаларын Q мәнін жақсарту үшін ұзақ талшықты пайдалануды толық пайдаланады, ұзақ фазалық шуылмен микротолқынды сигнал шығарады. 90-жылдары әдіс ұсынылғандықтан, осциллятордың бұл түрі ауқымды зерттеулер мен айтарлықтай дамуға ие болды, ал қазіргі уақытта коммерциялық фотоэлектрлік осцилляторлар бар. Жақында, жиіліктерін кең ауқымда реттеуге болатын фотоэлектрлік осцилляторлар жасалды. Осы архитектураға негізделген микротолқын сигнал көздерінің негізгі проблемасы - цикл ұзақ, ал оның еркін ағынындағы шу (FSR) және оның қос жиілігі едәуір артты. Сонымен қатар, қолданылған фотоэлектрлік компоненттер көп, шығындар жоғары, көлемді азайту қиын, ал ұзақ талшықты қоршаған орта бұзылуына сезімтал.
Жоғарыда айтылғандар қысқа уақыт ішінде микротолқынды сигналдарды фотоэлектронды өндірудің бірнеше әдістерін, сонымен қатар олардың артықшылықтары мен кемшіліктерін енгізеді. Қорытындылай келе, микротолқынды пештің көмегімен оптикалық сигналды пайдаланудың тағы бір артықшылығы бар, сондықтан оптикалық талшық арқылы, әр қолдануға арналған ұзақ қашықтықтан таратуға болады, содан кейін микротолқынды сигналдарға ауыстырылуы мүмкін, содан кейін электромагниттік кедергілерге қарсы тұру дәстүрлі электронды компоненттерге қарағанда едәуір жақсарады.
Осы мақаланы жазу негізінен анықтамалық және автордың жеке зерттеу тәжірибесі мен осы саладағы тәжірибесімен үйлеседі, дәлсіздіктер мен түсініксіздіктер бар, түсініп, түсініңіз.
POST TIME: қаңтар-03-2024