Optoelectronics ya microwave, kama jina linavyopendekeza, ni makutano ya microwave naoptoelectronics.Microwaves na mawimbi ya mwanga ni mawimbi ya sumakuumeme, na masafa ni maagizo mengi ya ukubwa tofauti, na vipengele na teknolojia zilizotengenezwa katika nyanja zao ni tofauti sana.Kwa pamoja, tunaweza kuchukua faida ya kila mmoja, lakini tunaweza kupata maombi mapya na sifa ambazo ni vigumu kutambua kwa mtiririko huo.
Mawasiliano ya machoni mfano mkuu wa mchanganyiko wa microwaves na photoelectrons.Mapema simu na telegraph mawasiliano ya wireless, kizazi, uenezi na mapokezi ya ishara, wote kutumika microwave vifaa.Mawimbi ya sumakuumeme ya masafa ya chini hutumika mwanzoni kwa sababu masafa ya masafa ni madogo na uwezo wa chaneli wa kusambaza ni mdogo.Suluhisho ni kuongeza mzunguko wa ishara iliyopitishwa, juu ya mzunguko, rasilimali zaidi ya wigo.Lakini ishara ya juu ya mzunguko katika hasara ya uenezi wa hewa ni kubwa, lakini pia ni rahisi kuzuiwa na vikwazo.Ikiwa cable inatumiwa, kupoteza kwa cable ni kubwa, na maambukizi ya umbali mrefu ni tatizo.Kuibuka kwa mawasiliano ya nyuzi za macho ni suluhisho nzuri kwa shida hizi.Fiber ya machoina upotevu mdogo sana wa maambukizi na ni mtoa huduma bora wa kupitisha mawimbi kwa umbali mrefu.Masafa ya mzunguko wa mawimbi ya mwanga ni makubwa zaidi kuliko yale ya microwave na yanaweza kupitisha chaneli nyingi tofauti kwa wakati mmoja.Kwa sababu ya faida hizi zamaambukizi ya macho, mawasiliano ya nyuzi za macho yamekuwa uti wa mgongo wa upitishaji habari wa leo.
Mawasiliano ya macho ina historia ndefu, utafiti na matumizi ni ya kina sana na kukomaa, hapa sio kusema zaidi.Karatasi hii hasa inatanguliza maudhui mapya ya utafiti wa optoelectronics za microwave katika miaka ya hivi karibuni zaidi ya mawasiliano ya macho.Optoelectronics ya microwave hutumia mbinu na teknolojia katika nyanja ya optoelectronics kama mtoa huduma ili kuboresha na kufikia utendakazi na matumizi ambayo ni vigumu kuafikiwa na vijenzi vya jadi vya microwave.Kwa mtazamo wa maombi, ni pamoja na mambo matatu yafuatayo.
Ya kwanza ni matumizi ya optoelectronics kuzalisha utendakazi wa juu, mawimbi ya microwave yenye kelele ya chini, kutoka kwa bendi ya X hadi kwenye bendi ya THz.
Pili, usindikaji wa ishara ya microwave.Ikiwa ni pamoja na kuchelewa, kuchuja, ubadilishaji wa mzunguko, kupokea na kadhalika.
Tatu, uhamisho wa ishara za analog.
Katika makala hii, mwandishi huanzisha tu sehemu ya kwanza, kizazi cha ishara ya microwave.Wimbi la kawaida la milimita ya microwave huzalishwa hasa na vijenzi vya kielektroniki vya iii_V.Vizuizi vyake vina mambo yafuatayo: Kwanza, kwa masafa ya juu kama vile 100GHz hapo juu, maikrolektroniki za kitamaduni zinaweza kutoa nguvu kidogo na kidogo, kwa mawimbi ya juu ya THz, haziwezi kufanya chochote.Pili, ili kupunguza kelele ya awamu na kuboresha uthabiti wa masafa, kifaa cha awali kinahitaji kuwekwa katika mazingira ya joto la chini sana.Tatu, ni vigumu kufikia anuwai ya ubadilishaji wa masafa ya urekebishaji wa masafa.Ili kutatua matatizo haya, teknolojia ya optoelectronic inaweza kuwa na jukumu.Mbinu kuu zimeelezwa hapa chini.
1. Kupitia masafa ya tofauti ya mawimbi mawili tofauti ya masafa ya leza, kigundua picha cha masafa ya juu hutumiwa kubadilisha mawimbi ya microwave, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 1.
Kielelezo 1. Mchoro wa kielelezo wa microwaves yanayotokana na mzunguko wa tofauti wa mbililasers.
faida ya njia hii ni muundo rahisi, inaweza kuzalisha juu sana frequency millimeter wimbi na hata THz frequency signal, na kwa kurekebisha mzunguko wa laser unaweza kufanya mbalimbali kubwa ya uongofu wa kasi frequency, zoa frequency.Hasara ni kwamba kelele ya upana wa mstari au awamu ya ishara ya mzunguko wa tofauti inayozalishwa na ishara mbili za laser zisizohusiana ni kubwa kiasi, na utulivu wa mzunguko sio juu, hasa ikiwa laser ya semiconductor yenye kiasi kidogo lakini upana wa mstari mkubwa (~MHz) ni. kutumika.Ikiwa mahitaji ya ujazo wa uzito wa mfumo si ya juu, unaweza kutumia leza za hali dhabiti za kelele ya chini (~kHz).lasers za nyuzi, cavity ya njelaser za semiconductor, n.k. Kwa kuongeza, njia mbili tofauti za mawimbi ya leza zinazozalishwa kwenye patiti sawa la leza pia zinaweza kutumika kuzalisha masafa ya tofauti, ili utendakazi wa uthabiti wa masafa ya microwave kuboreshwa sana.
2. Ili kutatua tatizo ambalo leza mbili katika njia ya awali hazilingani na kelele ya awamu ya ishara inayotolewa ni kubwa mno, mshikamano kati ya leza hizo mbili unaweza kupatikana kwa njia ya kufungwa kwa mzunguko wa sindano au awamu ya maoni hasi. mzunguko wa kufunga.Mchoro wa 2 unaonyesha utumizi wa kawaida wa kufunga sindano ili kuzalisha vigawe vya microwave (Mchoro 2).Kwa kuingiza moja kwa moja mawimbi ya sasa ya masafa ya juu kwenye leza ya semiconductor, au kwa kutumia moduli ya awamu ya LinBO3, mawimbi mengi ya macho ya masafa tofauti yenye nafasi sawa ya masafa yanaweza kuzalishwa, au masega ya masafa ya macho.Bila shaka, njia inayotumika sana kupata sega ya masafa ya wigo mpana ni kutumia leza iliyofungwa kwa njia.Ishara zozote mbili za kuchana kwenye sega ya masafa ya macho inayozalishwa huchaguliwa kwa kuchujwa na kudungwa kwenye leza 1 na 2 mtawalia ili kutambua mzunguko na kufuli kwa awamu mtawalia.Kwa sababu awamu kati ya ishara tofauti za kuchana za sega ya masafa ya macho ni thabiti, ili awamu ya jamaa kati ya leza mbili iwe thabiti, na kisha kwa njia ya masafa ya tofauti kama ilivyoelezewa hapo awali, ishara ya mawimbi ya microwave ya mara nyingi. kiwango cha marudio cha kuchana kinaweza kupatikana.
Kielelezo 2. Mchoro wa mpangilio wa mawimbi ya mawimbi ya microwave yanayotokana na kufungwa kwa mzunguko wa sindano.
Njia nyingine ya kupunguza kelele ya awamu ya leza mbili ni kutumia maoni hasi ya PLL, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 3.
Kielelezo 3. Mchoro wa mpangilio wa OPL.
Kanuni ya PLL ya macho ni sawa na ile ya PLL katika uwanja wa umeme.Tofauti ya awamu ya lasers mbili inabadilishwa kuwa ishara ya umeme na photodetector (sawa na detector ya awamu), na kisha tofauti ya awamu kati ya lasers mbili hupatikana kwa kufanya mzunguko wa tofauti na chanzo cha ishara ya microwave ya kumbukumbu, ambayo inakuzwa. na kuchujwa na kisha kurejeshwa kwa kitengo cha udhibiti wa mzunguko wa moja ya leza (kwa leza za semiconductor, ni mkondo wa sindano).Kupitia kitanzi kama hicho cha kudhibiti maoni hasi, awamu ya masafa ya jamaa kati ya ishara mbili za leza imefungwa kwa ishara ya marejeleo ya microwave.Kisha mawimbi ya macho yaliyounganishwa yanaweza kupitishwa kupitia nyuzi za macho hadi kwa kigundua picha mahali pengine na kubadilishwa kuwa ishara ya microwave.Kelele ya awamu inayotokana ya ishara ya microwave ni karibu sawa na ile ya ishara ya kumbukumbu ndani ya bandwidth ya kitanzi cha maoni hasi kilichofungwa kwa awamu.Kelele ya awamu nje ya bandwidth ni sawa na kelele ya awamu ya jamaa ya lasers mbili za awali zisizohusiana.
Kwa kuongeza, chanzo cha mawimbi ya marejeleo ya microwave kinaweza pia kubadilishwa na vyanzo vingine vya mawimbi kwa njia ya kurudia maradufu, masafa ya kigawanyaji, au usindikaji mwingine wa masafa, ili mawimbi ya masafa ya chini ya microwave iweze kuongezwa maradufu, au kugeuzwa kuwa mawimbi ya masafa ya juu ya RF, THz.
Ikilinganishwa na kufuli kwa masafa ya sindano kunaweza tu kupata marudio maradufu, vitanzi vilivyofungwa kwa awamu vinaweza kunyumbulika zaidi, vinaweza kutoa masafa ya karibu kiholela, na bila shaka ni magumu zaidi.Kwa mfano, sega ya masafa ya macho inayozalishwa na kidhibiti cha fotoelectric katika Mchoro 2 inatumika kama chanzo cha mwanga, na kitanzi cha macho kilichofungwa kwa awamu kinatumika kwa kuchagua kufunga marudio ya leza mbili kwa ishara mbili za kuchana, na kisha kutoa. ishara za masafa ya juu kupitia masafa ya tofauti, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 4. f1 na f2 ni masafa ya marejeleo ya marejeleo ya PLLS mbili mtawalia, na ishara ya microwave ya N*frep+f1+f2 inaweza kuzalishwa na masafa ya tofauti kati ya lasers mbili.
Kielelezo 4. Mchoro wa kimpango wa kuzalisha masafa ya kiholela kwa kutumia masega ya masafa ya macho na PLLS.
3. Tumia leza ya kunde iliyofungwa kwa hali ili kubadilisha mawimbi ya mapigo ya macho kuwa mawimbi ya microwave kupitiakigundua picha.
Faida kuu ya njia hii ni kwamba ishara yenye utulivu mzuri sana wa mzunguko na kelele ya chini sana ya awamu inaweza kupatikana.Kwa kufungia masafa ya leza kwa wigo thabiti wa mpito wa atomiki na molekuli, au patiti thabiti ya macho, na utumiaji wa mabadiliko ya maradufu ya mfumo wa kuondoa masafa na teknolojia zingine, tunaweza kupata mawimbi thabiti ya mapigo ya macho na mzunguko thabiti wa kurudia, ili kupata ishara ya microwave na kelele ya kiwango cha chini.Kielelezo cha 5.
Kielelezo 5. Ulinganisho wa kelele ya awamu ya jamaa ya vyanzo tofauti vya ishara.
Hata hivyo, kwa sababu kiwango cha marudio ya mapigo ni kinyume na urefu wa cavity ya laser, na laser ya jadi-imefungwa ni kubwa, ni vigumu kupata ishara za microwave za mzunguko wa juu moja kwa moja.Kwa kuongeza, ukubwa, uzito na matumizi ya nishati ya lasers ya jadi ya pulsed, pamoja na mahitaji magumu ya mazingira, hupunguza maombi yao hasa ya maabara.Ili kuondokana na matatizo haya, utafiti umeanza hivi majuzi nchini Marekani na Ujerumani kwa kutumia madoido yasiyo ya mstari ili kuzalisha masega ya macho yenye uwezo wa kubadilika mara kwa mara katika mashimo madogo sana ya hali ya juu ya sauti ya mlio wa sauti, ambayo nayo hutoa mawimbi ya masafa ya juu ya sauti ya chini ya microwave.
4. opto elektroniki oscillator, Kielelezo 6.
Kielelezo 6. Mchoro wa mchoro wa oscillator ya pamoja ya photoelectric.
Mojawapo ya mbinu za kitamaduni za kutengeneza microwave au leza ni kutumia kitanzi kilichofungwa cha kujijibu, mradi tu faida katika kitanzi kilichofungwa ni kubwa kuliko hasara, oscillation ya kujisisimua inaweza kutoa microwaves au lasers.Kadiri kipengele cha ubora cha Q cha kitanzi kilichofungwa kikiwa juu, ndivyo awamu ya mawimbi inayozalishwa au kelele ya marudio inavyopungua.Ili kuongeza kipengele cha ubora wa kitanzi, njia ya moja kwa moja ni kuongeza urefu wa kitanzi na kupunguza upotezaji wa uenezi.Hata hivyo, kitanzi kirefu kwa kawaida kinaweza kusaidia uundaji wa njia nyingi za kuzungusha, na ikiwa kichujio chembamba cha kipimo data kinaongezwa, ishara ya oscillation ya microwave ya masafa moja ya sauti ya chini inaweza kupatikana.Photoelectric pamoja oscillator ni chanzo cha mawimbi ya microwave kulingana na wazo hili, hutumia kikamilifu sifa za upotezaji wa uenezi wa chini wa nyuzi, kwa kutumia nyuzi ndefu ili kuboresha thamani ya kitanzi cha Q, inaweza kutoa mawimbi ya microwave yenye kelele ya awamu ya chini sana.Tangu njia hiyo ilipendekezwa katika miaka ya 1990, aina hii ya oscillator imepata utafiti wa kina na maendeleo makubwa, na kwa sasa kuna oscillators za biashara za photoelectric pamoja.Hivi majuzi, oscillators za picha za umeme ambazo masafa yake yanaweza kurekebishwa juu ya anuwai yametengenezwa.Tatizo kuu la vyanzo vya ishara za microwave kulingana na usanifu huu ni kwamba kitanzi ni cha muda mrefu, na kelele katika mtiririko wake wa bure (FSR) na mzunguko wake wa mara mbili utaongezeka kwa kiasi kikubwa.Kwa kuongeza, vipengele vya photoelectric vinavyotumiwa ni zaidi, gharama ni ya juu, kiasi ni vigumu kupunguza, na fiber ndefu ni nyeti zaidi kwa usumbufu wa mazingira.
Ya hapo juu inatanguliza kwa ufupi njia kadhaa za uzalishaji wa photoelectron wa ishara za microwave, pamoja na faida na hasara zao.Hatimaye, matumizi ya photoelectrons kuzalisha microwave ina faida nyingine ni kwamba mawimbi ya macho yanaweza kusambazwa kupitia nyuzinyuzi ya macho ikiwa na hasara ya chini sana, maambukizi ya umbali mrefu kwa kila terminal ya matumizi na kisha kubadilishwa kuwa ishara za microwave, na uwezo wa kupinga sumakuumeme. kuingiliwa kunaboreshwa kwa kiasi kikubwa kuliko vipengele vya elektroniki vya jadi.
Uandishi wa makala hii ni hasa kwa ajili ya kumbukumbu, na pamoja na uzoefu wa mwandishi mwenyewe utafiti na uzoefu katika uwanja huu, kuna dosari na incomprehensiveness, tafadhali elewa.
Muda wa kutuma: Jan-03-2024