Optoelektronik gelombang mikro, minangka jeneng tabet, punika persimpangan gelombang mikro lanoptoelektronik.Gelombang mikro lan gelombang cahya minangka gelombang elektromagnetik, lan frekuensi akeh urutan magnitudo sing beda-beda, lan komponen lan teknologi sing dikembangake ing bidang kasebut beda banget.Ing kombinasi, kita bisa njupuk kauntungan saka saben liyane, nanging kita bisa njaluk aplikasi anyar lan ciri sing angel kanggo éling mungguh.
Komunikasi optikminangka conto utama saka kombinasi gelombang mikro lan fotoelektron.Komunikasi nirkabel telpon lan telegraf awal, generasi, panyebaran lan resepsi sinyal, kabeh piranti gelombang mikro sing digunakake.Gelombang elektromagnetik frekuensi rendah digunakake ing wiwitan amarga rentang frekuensi cilik lan kapasitas saluran kanggo transmisi cilik.Solusi kasebut yaiku nambah frekuensi sinyal sing dikirim, sing luwih dhuwur frekuensi, luwih akeh sumber daya spektrum.Nanging sinyal frekuensi dhuwur ing mundhut panyebaran udhara gedhe, nanging uga gampang diblokir dening alangan.Yen kabel digunakake, mundhut kabel gedhe, lan transmisi long-distance masalah.Munculé komunikasi serat optik minangka solusi sing apik kanggo masalah kasebut.serat optikwis mundhut transmisi banget kurang lan operator banget kanggo ngirim sinyal liwat jarak dawa.Jangkauan frekuensi gelombang cahya luwih gedhe tinimbang gelombang mikro lan bisa ngirimake macem-macem saluran bebarengan.Amarga iki kaluwihan sakatransmisi optik, komunikasi serat optik wis dadi penyangga transmisi informasi saiki.
Komunikasi optik wis sajarah dawa, riset lan aplikasi banget ekstensif lan diwasa, punika ora ngandika luwih.Makalah iki utamane ngenalake konten riset anyar babagan optoelektronik gelombang mikro ing taun-taun pungkasan kajaba komunikasi optik.Optoelektronik gelombang mikro utamane nggunakake metode lan teknologi ing bidang optoelektronik minangka operator kanggo nambah lan entuk kinerja lan aplikasi sing angel digayuh karo komponen elektronik gelombang mikro tradisional.Saka perspektif aplikasi, utamane kalebu telung aspek ing ngisor iki.
Kaping pisanan yaiku nggunakake optoelektronik kanggo ngasilake sinyal gelombang mikro kanthi kinerja dhuwur, kurang swara, saka pita X nganti pita THz.
Kapindho, pangolahan sinyal gelombang mikro.Kalebu wektu tundha, nyaring, konversi frekuensi, nampa lan liya-liyane.
Katelu, transmisi sinyal analog.
Ing artikel iki, penulis mung ngenalake bagean pisanan, generasi sinyal gelombang mikro.Gelombang millimeter gelombang mikro tradisional utamane digawe dening komponen mikroelektronik iii_V.Watesan kasebut nduweni titik-titik ing ngisor iki: Kaping pisanan, kanggo frekuensi dhuwur kayata 100GHz ing ndhuwur, mikroelektronik tradisional bisa ngasilake daya sing kurang lan kurang, kanggo sinyal THz frekuensi sing luwih dhuwur, dheweke ora bisa nindakake apa-apa.Kapindho, kanggo nyuda gangguan fase lan nambah stabilitas frekuensi, piranti asli kudu diselehake ing lingkungan suhu sing sithik banget.Katelu, iku angel kanggo entuk sawetara saka sudhut konversi frekuensi modulasi frekuensi.Kanggo ngatasi masalah kasebut, teknologi optoelektronik bisa dadi peran.Cara utama diterangake ing ngisor iki.
1. Liwat frekuensi prabédan saka rong sinyal laser frekuensi sing beda, photodetector frekuensi dhuwur digunakake kanggo ngowahi sinyal gelombang mikro, kaya sing ditampilake ing Gambar 1.
Gambar 1. Diagram skematis gelombang mikro sing diasilake kanthi frekuensi prabédan lorolaser.
Kaluwihan saka cara iki struktur prasaja, bisa generate gelombang milimeter frekuensi dhuwur banget lan malah sinyal frekuensi THz, lan nyetel frekuensi saka laser bisa nindakake sawetara akeh konversi frekuensi cepet, frekuensi Sapuan.Kerugian yaiku linewidth utawa swara phase saka sinyal frekuensi prabédan sing diasilake dening rong sinyal laser sing ora ana hubungane relatif gedhe, lan stabilitas frekuensi ora dhuwur, utamane yen laser semikonduktor kanthi volume cilik nanging jembar garis gedhe (~MHz) digunakake.Yen syarat volume bobot sistem ora dhuwur, sampeyan bisa nggunakake laser solid-state swara kurang (~kHz),serat laser, rongga njabalaser semikonduktorKajaba iku, rong mode sinyal laser sing digawe ing rongga laser sing padha uga bisa digunakake kanggo ngasilake frekuensi prabédan, saéngga kinerja stabilitas frekuensi gelombang mikro wis apik banget.
2. Supaya kanggo ngatasi masalah sing loro laser ing cara sadurungé incoherent lan gangguan phase sinyal kui gedhe banget, koherensi antarane loro laser bisa dipikolehi dening frekuensi injeksi cara ngunci phase Ngunci utawa phase saran negatif. sirkuit ngunci.Gambar 2 nuduhake aplikasi khas ngunci injeksi kanggo ngasilake kelipatan gelombang mikro (Gambar 2).Kanthi langsung nyuntikake sinyal saiki frekuensi dhuwur menyang laser semikonduktor, utawa kanthi nggunakake modulator fase LinBO3, sinyal optik macem-macem frekuensi kanthi jarak frekuensi sing padha bisa diasilake, utawa sisir frekuensi optik.Mesthi, cara sing umum digunakake kanggo njupuk sisir frekuensi optik spektrum sing amba yaiku nggunakake laser sing dikunci mode.Sembarang sinyal sisir loro ing sisir frekuensi optik kui dipilih kanthi nyaring lan disuntikake menyang laser 1 lan 2 mungguh kanggo éling frekuensi lan phase ngunci mungguh.Amarga fase antarane sinyal sisir beda saka sisir frekuensi optik relatif stabil, supaya phase relatif antarane loro laser stabil, lan banjur kanthi cara frekuensi prabédan kaya sing diterangake sadurunge, sinyal gelombang mikro frekuensi multi-melu saka tingkat pengulangan sisir frekuensi optik bisa dipikolehi.
Gambar 2. Diagram skematis sinyal dobel frekuensi gelombang mikro sing digawe dening penguncian frekuensi injeksi.
Cara liya kanggo nyuda gangguan fase relatif saka rong laser yaiku nggunakake PLL optik umpan balik negatif, kaya sing ditampilake ing Gambar 3.
Gambar 3. Diagram skematik OPL.
Prinsip PLL optik padha karo PLL ing bidang elektronik.Bentenane fase saka rong laser kasebut diowahi dadi sinyal listrik dening photodetector (padha karo detektor fase), banjur beda fase antarane rong laser kasebut dipikolehi kanthi nggawe frekuensi prabédan karo sumber sinyal gelombang mikro referensi, sing digedhekake. lan disaring banjur dipakani maneh menyang unit kontrol frekuensi saka salah siji laser (kanggo laser semikonduktor, iku saiki injeksi).Liwat daur ulang kontrol umpan balik negatif kasebut, fase frekuensi relatif antarane loro sinyal laser dikunci menyang sinyal gelombang mikro referensi.Sinyal optik gabungan banjur bisa dikirim liwat serat optik menyang photodetector ing papan liya lan diowahi dadi sinyal gelombang mikro.Gangguan fase sinyal gelombang mikro sing diasilake meh padha karo sinyal referensi ing bandwidth loop umpan balik negatif sing dikunci fase.Gangguan fase ing njaba bandwidth padha karo gangguan fase relatif saka rong laser sing ora ana hubungane.
Kajaba iku, sumber sinyal gelombang mikro referensi uga bisa diowahi dening sumber sinyal liyane liwat dobel frekuensi, frekuensi pembagi, utawa pangolahan frekuensi liyane, supaya sinyal gelombang mikro frekuensi ngisor bisa multidouble, utawa diowahi dadi sinyal RF, THz frekuensi dhuwur.
Dibandhingake karo penguncian frekuensi injeksi mung bisa entuk dobel frekuensi, puteran sing dikunci fase luwih fleksibel, bisa ngasilake frekuensi sing meh sewenang-wenang, lan mesthi luwih rumit.Contone, sisir frekuensi optik digawe dening modulator fotoelektrik ing Figure 2 digunakake minangka sumber cahya, lan daur ulang phase-dikunci optik digunakake kanggo selektif ngunci frekuensi saka loro laser kanggo loro sinyal sisir optik, lan banjur generate. sinyal frekuensi dhuwur liwat frekuensi prabédan, minangka ditampilake ing Figure 4. f1 lan f2 minangka frekuensi sinyal referensi saka loro PLLS mungguh, lan sinyal gelombang mikro saka N * frep + f1 + f2 bisa kui dening prabédan frekuensi antarane loro laser.
Gambar 4. Diagram skematis ngasilake frekuensi sewenang-wenang nggunakake sisir frekuensi optik lan PLLS.
3. Gunakake laser pulsa mode-dikunci kanggo ngowahi sinyal pulsa optik menyang sinyal gelombang mikro liwatdetektor foto.
Kauntungan utama saka metode iki yaiku sinyal kanthi stabilitas frekuensi sing apik banget lan gangguan fase sing sithik banget.Kanthi ngunci frekuensi laser menyang spektrum transisi atom lan molekul sing stabil banget, utawa rongga optik sing stabil banget, lan nggunakake shift frekuensi sistem penyisihan frekuensi dobel lan teknologi liyane, kita bisa entuk sinyal pulsa optik sing stabil banget. frekuensi pengulangan sing stabil banget, supaya entuk sinyal gelombang mikro kanthi gangguan fase ultra-rendah.Gambar 5.
Gambar 5. Perbandingan gangguan fase relatif saka sumber sinyal sing beda.
Nanging, amarga tingkat pengulangan pulsa kuwalik karo dawa rongga saka laser, lan laser mode-dikunci tradisional gedhe, iku angel kanggo njupuk sinyal gelombang mikro frekuensi dhuwur langsung.Kajaba iku, ukuran, bobot lan konsumsi energi laser pulsed tradisional, uga syarat lingkungan atos, mbatesi aplikasi utamané laboratorium.Kanggo ngatasi kesulitan kasebut, riset bubar diwiwiti ing Amerika Serikat lan Jerman nggunakake efek nonlinier kanggo ngasilake sisir optik stabil frekuensi ing rongga optik mode chirp sing cilik banget, sing banjur ngasilake sinyal gelombang mikro frekuensi rendah.
4. osilator elektronik opto, Gambar 6.
Gambar 6. Diagram skematis osilator gabungan fotolistrik.
Salah siji saka cara tradisional ngasilaken gelombang mikro utawa laser nggunakake daur ulang tertutup poto-umpan balik, anggere gain ing daur ulang ditutup luwih saka mundhut, oscillation poto-seneng bisa gawé gelombang mikro utawa laser.Sing luwih dhuwur faktor kualitas Q saka loop tertutup, sing luwih cilik fase sinyal utawa gangguan frekuensi.Kanggo nambah faktor kualitas daur ulang, cara langsung kanggo nambah dawa daur ulang lan nyilikake mundhut propagasi.Nanging, daur ulang sing luwih dawa biasane bisa ndhukung generasi saka macem-macem mode osilasi, lan yen saringan bandwidth sempit ditambahake, sinyal osilasi gelombang mikro frekuensi-rendah frekuensi siji bisa dipikolehi.Photoelectric gegandhengan osilator punika sumber sinyal gelombang mikro adhedhasar idea iki, iku ndadekake nggunakake lengkap karakteristik mundhut panyebaran serat kang kurang, nggunakake serat maneh kanggo nambah Nilai daur ulang Q, bisa gawé sinyal gelombang mikro karo gangguan phase banget kurang.Wiwit cara kasebut diusulake ing taun 1990-an, osilator jinis iki wis entuk riset ekstensif lan pangembangan sing akeh, lan saiki ana osilator gabungan fotoelektrik komersial.Paling anyar, osilator fotoelektrik sing frekuensi bisa diatur ing sawetara sing amba wis dikembangake.Masalah utama sumber sinyal gelombang mikro adhedhasar arsitektur iki yaiku daur ulang dawa, lan gangguan ing aliran bebas (FSR) lan frekuensi kaping pindho bakal tambah akeh.Kajaba iku, komponen fotoelektrik sing digunakake luwih akeh, biaya dhuwur, volume angel dikurangi, lan serat sing luwih dawa luwih sensitif marang gangguan lingkungan.
Ing ndhuwur kanthi ringkes ngenalake sawetara cara kanggo ngasilake sinyal gelombang mikro fotoelektron, uga kaluwihan lan kekurangane.Pungkasan, panggunaan fotoelektron kanggo ngasilake gelombang mikro nduweni kaluwihan liyane yaiku sinyal optik bisa disebarake liwat serat optik kanthi mundhut banget, transmisi jarak adoh kanggo saben terminal panggunaan lan banjur diowahi dadi sinyal gelombang mikro, lan kemampuan kanggo nolak elektromagnetik. gangguan Ngartekno apik saka komponen elektronik tradisional.
Panyeratan artikel iki utamané kanggo referensi, lan digabungake karo pengalaman riset penulis dhewe lan pengalaman ing lapangan iki, ana ora akurat lan incomprehensiveness, please ngerti.
Wektu kirim: Jan-03-2024