Оптоэлектроникаи микроволновка, чунон ки аз номаш бармеояд, чорроҳаи печи печи ваоптоэлектроника. Микромавҷҳо ва мавҷҳои рӯшноӣ мавҷҳои электромагнитӣ мебошанд ва басомадҳо миқдори зиёди дараҷаҳои гуногун доранд ва ҷузъҳо ва технологияҳои дар соҳаҳои мувофиқ таҳияшуда хеле гуногунанд. Дар якҷоягӣ, мо метавонем аз ҳамдигар бартарӣ гирем, аммо мо метавонем замимаҳо ва хусусиятҳои навро ба даст орем, ки мутаносибан амалӣ кардан душвор аст.
Муоширати оптикӣмисоли барҷастаи омезиши микромавҷҳо ва фотоэлектронҳо мебошад. Алоқаи барвақти бесими телефонӣ ва телеграфӣ, тавлид, паҳн ва қабули сигналҳо, ҳама дастгоҳҳои истифодашудаи микроволновка. Мавҷҳои электромагнитӣ басомади паст дар аввал истифода мешаванд, зеро диапазони басомад хурд ва иқтидори канал барои интиқол хурд аст. Ҳалли он аст, ки басомади сигнали интиқолшаванда зиёд шавад, басомад ҳар қадар зиёдтар бошад, захираҳои спектр ҳамон қадар зиёдтаранд. Аммо сигнали басомади баланд дар талафоти паҳншавии ҳаво калон аст, аммо инчунин бо монеаҳо баста шудан осон аст. Агар кабел истифода шавад, талафи кабел калон аст ва интиқоли он ба масофаи дур мушкил аст. Пайдоиши алоқаи нахи оптикӣ ҳалли хуби ин мушкилот аст.Нахи оптикӣталафоти интиқоли хеле кам дорад ва интиқолдиҳандаи аъло барои интиқоли сигналҳо ба масофаҳои дур аст. Диапазони басомади мавҷҳои рӯшноӣ нисбат ба микромавҷҳо хеле бузургтар аст ва метавонад дар як вақт каналҳои гуногунро интиқол диҳад. Ба туфайли ин афзалиятхоиинтиқоли оптикӣ, алоқаи нахи оптикӣ ба асоси интиқоли иттилооти имрӯза табдил ёфтааст.
Муоширати оптикӣ таърихи тӯлонӣ дорад, таҳқиқот ва татбиқи он хеле васеъ ва баркамол мебошанд, ин ҷо гуфтани бештар нест. Ин мақола асосан мундариҷаи нави тадқиқоти оптоэлектроникаи микроволновкаро дар солҳои охир ба ғайр аз алоқаи оптикӣ муаррифӣ мекунад. Оптоэлектроникаи микроволновка асосан усулҳо ва технологияҳои соҳаи оптоэлектроникаро ҳамчун интиқолдиҳанда барои беҳтар кардан ва ноил шудан ба кор ва татбиқе истифода мебарад, ки бо ҷузъҳои электронии анъанавии печи печи ба даст овардан душвор аст. Аз нуқтаи назари татбиқ, он асосан се ҷанбаи зеринро дар бар мегирад.
Якум ин истифодаи оптоэлектроника барои тавлиди сигналҳои микромавҷии баландсифат ва садои паст аз банди X то банди THz мебошад.
Дуюм, коркарди сигнали печи. Аз ҷумла таъхир, филтр, табдили басомад, қабул ва ғайра.
Сеюм, интиқоли сигналҳои аналогӣ.
Дар ин мақола, муаллиф танҳо қисми аввал, тавлиди сигнали микроволновкаро муаррифӣ мекунад. Мавҷи миллиметрии анъанавии печи микромавҷӣ асосан аз ҷониби ҷузъҳои микроэлектроникии iii_V тавлид мешавад. Маҳдудиятҳои он нуктаҳои зерин доранд: Якум, ба басомадҳои баланд ба монанди 100 ГГц болотар, микроэлектроникаи анъанавӣ метавонад қувваи камтар ва камтар истеҳсол кунад, то сигнали басомади THz баландтар, онҳо ҳеҷ кор карда наметавонанд. Дуюм, барои кам кардани садои фаза ва беҳтар кардани устувории басомад, дастгоҳи аслӣ бояд дар муҳити ҳарорати хеле паст ҷойгир карда шавад. Сеюм, ба даст овардани доираи васеи табдили басомади модуляцияи басомад душвор аст. Барои халли ин проблемахо технологияи оптоэлектроника роли бозида метавонад. Усулҳои асосӣ дар поён тавсиф карда мешаванд.
1. Тавассути басомади фарќияти ду сигнали лазерии басомади гуногун, фотодетектори баландбасомад барои табдил додани сигналњои микромављ истифода мешавад, ки дар расми 1 нишон дода шудааст.
Расми 1. Диаграммаи схематикии микромавҷҳо, ки бо басомади фарқияти ду тавлид мешавандлазерхо.
Бартарии ин усул сохтори содда аст, метавонад мавҷи миллиметрии бениҳоят баланд басомад ва ҳатто сигнали басомади THz тавлид кунад ва бо танзими басомади лазер метавонад доираи васеи табдили басомади зуд, басомади тозакуниро анҷом диҳад. Камбудӣ дар он аст, ки паҳнои хат ё садои фазаи сигнали басомади фарқият, ки аз ҷониби ду сигнали лазерии ба ҳам алоқаманд тавлидшуда, нисбатан калон аст ва устувории басомад баланд нест, хусусан агар лазери нимноқил бо ҳаҷми хурд, вале паҳнои хатти калон (~ МГс) бошад. истифода бурда мешавад. Агар талаботи ҳаҷми вазни система баланд набошад, шумо метавонед лазерҳои садои паст (~kHz)-ро истифода баред,лазерҳои нахи, холигии беруналазерҳои нимноқил, ва ғайра Илова бар ин, ду шеваи гуногуни сигналҳои лазерӣ тавлидшуда дар як холигии лазерӣ низ метавонад истифода шавад барои тавлиди басомади тафовут, ба тавре ки иҷрои устувории басомади печи хеле беҳтар.
2. Барои ҳалли мушкилоте, ки ду лазер дар усули қаблӣ номувофиқанд ва садои марҳилаи сигнали тавлидшуда хеле калон аст, ҳамоҳангии байни ду лазерро бо усули бастани марҳилаи бастани басомади тазриқӣ ё марҳилаи бозгашти манфӣ ба даст овардан мумкин аст. схемаи қулф. Тасвири 2 истифодаи маъмулии қулфи сӯзандоруро барои тавлиди чандкаратаи печи микроволновка нишон медиҳад (Расми 2). Бо ворид кардани мустақиман сигналҳои ҷараёнҳои басомади баланд ба лазери нимноқил ё бо истифода аз модулятори фазавии LinBO3, сигналҳои оптикии сершумори басомадҳои гуногун бо фосилаи басомадҳои баробар, ё шонаҳои басомади оптикиро метавон тавлид кард. Албатта, усули маъмул барои ба даст овардани шона басомади оптикии спектри васеъ истифода бурдани лазери режими басташуда мебошад. Ҳама ду сигнали шона дар шона басомади оптикии тавлидшуда бо роҳи филтр интихоб карда мешаванд ва мутаносибан ба лазери 1 ва 2 ворид карда мешаванд, то мутаносибан бастани басомад ва фазаро амалӣ созанд. Азбаски марҳилаи байни сигналҳои гуногуни шона басомади оптикӣ нисбатан устувор аст, то ки марҳилаи нисбии байни ду лазер устувор бошад ва пас бо усули басомади фарқият, ки қаблан тавсиф карда шуда буд, сигнали басомади микромавҷии чандкаратаи суръати такрории шона басомади оптикиро ба даст овардан мумкин аст.
Расми 2. Диаграммаи схематикии сигнали дучандшавии басомади печи, ки тавассути бастани басомади тазриқӣ тавлид шудааст.
Роҳи дигари кам кардани садои нисбии фазаҳои ду лазер ин истифодаи аксуламали манфии оптикии PLL мебошад, ки дар расми 3 нишон дода шудааст.
Расми 3. Диаграммаи схематикии OPL.
Принсипи оптикии PLL ба принсипи PLL дар соҳаи электроника монанд аст. Тафовути фазавии ду лазер тавассути фотодетектор (ба детектори фазавӣ баробар) ба сигнали электрикӣ табдил дода мешавад ва сипас фарқияти фазаҳои байни ду лазер бо роҳи сохтани басомади фарқият бо манбаи сигнали микромавҷи истинод, ки тақвият дода мешавад, ба даст оварда мешавад. ва филтр карда, сипас ба воҳиди идоракунии басомади яке аз лазерҳо бармегарданд (барои лазерҳои нимноқил ин ҷараёни сӯзандору аст). Тавассути чунин як ҳалқаи назорати бозгашти манфӣ, марҳилаи басомади нисбии байни ду сигнали лазерӣ ба сигнали микромавҷи истинод баста мешавад. Пас аз он сигнали омехтаи оптикиро тавассути нахҳои оптикӣ ба фотодетектор дар ҷои дигар интиқол додан ва ба сигнали печи печӣ табдил додан мумкин аст. Садои марҳилаи натиҷавии сигнали печи тақрибан ба сигнали истинод дар доираи фарохмаҷрои ҳалқаи бозгашти манфии фаза басташуда яксон аст. Садои фазавӣ берун аз фарохмаҷро ба садои фазавии нисбии ду лазери ба ҳам алоқаманд баробар аст.
Илова бар ин, манбаи сигнали микромавҷи истинод метавонад аз ҷониби дигар манбаъҳои сигнал тавассути дучандкунии басомад, басомади тақсимкунанда ё дигар коркарди басомадҳо табдил дода шавад, то сигнали басомади басомади паст метавонад дучанд карда шавад ё ба сигналҳои баландбасомади RF, THz табдил дода шавад.
Дар муқоиса бо қулфи басомади тазриқӣ метавонад танҳо дучандшавии басомадро ба даст орад, ҳалқаҳои ба фаза басташуда чандиртаранд, метавонанд басомадҳои қариб худсарона тавлид кунанд ва албатта мураккабтар. Масалан, шона басомади оптикии модулятори фотоэлектрикӣ дар расми 2 ҳамчун манбаи рӯшноӣ истифода мешавад ва ҳалқаи оптикии фаза басташуда барои интихобан бастани басомади ду лазер ба ду сигнали шона оптикӣ ва баъд тавлид кардани сигналҳои басомади баланд тавассути басомади фарқият, тавре ки дар расми 4 нишон дода шудааст. f1 ва f2 мутаносибан басомадҳои сигнали истинодҳои ду PLLS мебошанд ва сигнали микромавҷии N*frep+f1+f2 метавонад бо басомади фарқияти байни басомадҳо тавлид шавад. ду лазер.
Расми 4. Диаграммаи схематикии тавлиди басомадҳои ихтиёрӣ бо истифода аз шонаҳои басомадҳои оптикӣ ва PLLS.
3. Барои табдил додани сигнали набзи оптикӣ ба сигнали микроволновка тавассути лазери импулси режими басташударо истифода баредфотодетектор.
Бартарии асосии ин усул дар он аст, ки сигнал бо устувории басомади хеле хуб ва садои фазавии хеле пастро ба даст овардан мумкин аст. Бо бастани басомади лазер ба спектри хеле устувори гузариши атомӣ ва молекулавӣ ё як холигоҳи оптикии бениҳоят устувор ва истифодаи системаи рафъи басомади худ дучандкунанда ва технологияҳои дигар, мо метавонем сигнали импулси оптикии хеле устуворро бо басомади такрории хеле устувор, то ба даст овардани сигнали печи бо садои фазавии ултра паст. Расми 5.
Расми 5. Муқоисаи садои нисбии фазаҳои манбаъҳои сигналҳои гуногун.
Аммо, азбаски суръати такрори набз ба дарозии холигии лазер мутаносиби мутаносиб аст ва лазери анъанавии қулфшуда калон аст, бевосита ба даст овардани сигналҳои басомади баландбасомад душвор аст. Илова бар ин, андоза, вазн ва масрафи энергияи лазерҳои импулси анъанавӣ, инчунин талаботҳои сахти экологӣ, истифодаи асосан дар лабораторияҳои онҳоро маҳдуд мекунанд. Барои бартараф кардани ин мушкилот, тадқиқот ба наздикӣ дар Иёлоти Муттаҳида ва Олмон бо истифода аз эффектҳои ғайрихаттӣ барои тавлиди шонаҳои оптикии ба басомади устувор дар холигоҳҳои оптикии хеле хурд ва баландсифати чирк оғоз ёфт, ки дар навбати худ сигналҳои басомади баланд-садои пасти микромавҷро тавлид мекунанд.
4. осциллятори электронии опто, Расми 6.
Расми 6. Диаграммаи схематикии осциллятори пайвасти фотоэлектрикй.
Яке аз усулҳои анъанавии тавлиди микромавҷҳо ё лазерҳо ин истифодаи ҳалқаи пӯшидаи худ мебошад, то он даме, ки фоида дар ҳалқаи пӯшида аз талафот зиёдтар аст, ларзиши худхашмкунанда метавонад микромавҷҳо ё лазерҳоро тавлид кунад. Чӣ қадаре ки омили сифат Q-и ҳалқаи пӯшида баланд бошад, ҳамон қадар марҳилаи сигнал ё садои басомади тавлидшуда хурдтар аст. Барои баланд бардоштани омили сифатии ҳалқа роҳи мустақим зиёд кардани дарозии ҳалқа ва кам кардани талафоти паҳншавӣ мебошад. Бо вуҷуди ин, як ҳалқаи дарозтар одатан тавлиди шеваҳои сершумори ларзишро дастгирӣ мекунад ва агар филтри фарохмаҷрои танг илова карда шавад, сигнали як басомади як басомади ларзиши садои пасти микроволновкаро гирифтан мумкин аст. Осциллятори пайвасти фотоэлектрикӣ як манбаи сигнали печи аст, ки ба ин идея асос ёфтааст, он аз хусусиятҳои талафоти паҳншавии пасти нах пурра истифода бурда, бо истифода аз нахи дарозтар барои беҳтар кардани арзиши ҳалқаи Q, метавонад сигнали микромавҷро бо садои фазавии хеле паст тавлид кунад. Азбаски ин усул дар солҳои 1990 пешниҳод шуда буд, ин навъи осциллятор таҳқиқоти васеъ ва рушди назаррасро ба даст овард ва дар айни замон осцилляторҳои пайвастшудаи фотоэлектрикӣ мавҷуданд. Дар вактхои охир осцилляторхои фотоэлектрикй сохта шуданд, ки басомадхои онхоро дар доираи васеъ танзим кардан мумкин аст. Мушкилоти асосии манбаъҳои сигнали микромавҷӣ дар асоси ин меъморӣ дар он аст, ки ҳалқа дароз аст ва садо дар ҷараёни озоди он (FSR) ва басомади дукаратаи он хеле зиёд мешавад. Илова бар ин, ҷузъҳои фотоэлектрикии истифодашуда бештаранд, арзиши баланд, ҳаҷмро кам кардан душвор аст ва нахи дарозтар ба халалдоршавии муҳити зист ҳассостар аст.
Дар боло якчанд усулҳои тавлиди фотоэлектрони сигналҳои микромавҷӣ, инчунин афзалиятҳо ва нуқсонҳои онҳо ба таври мухтасар муаррифӣ карда мешаванд. Ниҳоят, истифодаи фотоэлектронҳо барои истеҳсоли печи печи бартарии дигар дар он аст, ки сигнали оптикӣ метавонад тавассути нахи оптикӣ бо талафоти хеле кам паҳн карда шавад, интиқоли фосилаи дур ба ҳар як терминали истифода ва сипас ба сигналҳои микроволновка табдил дода шавад ва қобилияти муқовимат ба электромагнитӣ дахолат нисбат ба ҷузъҳои электронии анъанавӣ ба таври назаррас беҳтар шудааст.
Навиштани ин матлаб асосан барои истинод аст ва бо таҷрубаи пажӯҳишӣ ва таҷрубаи худи муаллиф дар ин замина, носаҳеҳ ва нофаҳмоӣ ҷой дорад, лутфан бифаҳмед.
Вақти фиристодан: январ-03-2024