Оптоэлектроникаи печи микроволновка, чунон ки аз номаш бармеояд, нуқтаи буриши печи микроволновка ваоптоэлектроникаМавҷҳои микроволновка ва рӯшноӣ мавҷҳои электромагнитӣ мебошанд ва басомадҳо аз ҷиҳати андоза гуногунанд ва ҷузъҳо ва технологияҳое, ки дар соҳаҳои мувофиқи онҳо таҳия шудаанд, хеле фарқ мекунанд. Дар якҷоягӣ, мо метавонем аз якдигар истифода барем, аммо метавонем барномаҳо ва хусусиятҳои наверо ба даст орем, ки мутаносибан татбиқашон душвор аст.
Алоқаи оптикӣнамунаи барҷастаи омезиши мавҷҳои печи микроволновка ва фотоэлектронҳо мебошад. Алоқаи бесими телефонӣ ва телеграфии ибтидоӣ, тавлид, паҳн ва қабули сигналҳо, ҳама дастгоҳҳои печи микроволновка истифода мешуданд. Мавҷҳои электромагнитии басомади паст дар аввал истифода мешаванд, зеро диапазони басомад хурд аст ва иқтидори канал барои интиқол хурд аст. Ҳалли масъала афзоиши басомади сигнали интиқолшаванда аст, ҳар қадар басомад баландтар бошад, захираҳои спектр ҳамон қадар зиёд мешаванд. Аммо сигнали басомади баланд дар паҳншавии ҳаво талафоти калон дорад, аммо инчунин бо монеаҳо ба осонӣ баста мешавад. Агар кабел истифода шавад, талафоти кабел зиёд аст ва интиқоли масофаи дур мушкил аст. Пайдоиши алоқаи нахи оптикӣ роҳи ҳалли хуби ин мушкилот аст.Нахи оптикӣдорои талафоти хеле пасти интиқол аст ва интиқолдиҳандаи аъло барои интиқоли сигналҳо дар масофаҳои дур мебошад. Диапазони басомади мавҷҳои рӯшноӣ нисбат ба мавҷҳои микроволновка хеле васеътар аст ва метавонад ҳамзамон бисёр каналҳои гуногунро интиқол диҳад. Аз сабаби ин бартариҳоиинтиқоли оптикӣ, алоқаи нахи оптикӣ ба сутуни интиқоли иттилооти имрӯза табдил ёфтааст.
Муоширати оптикӣ таърихи тӯлонӣ дорад, таҳқиқот ва татбиқ хеле васеъ ва пухта расидааст, дар ин ҷо сухани бештаре нест. Ин мақола асосан мундариҷаи нави таҳқиқоти оптоэлектроникаи микроволновкаро дар солҳои охир, ба ғайр аз муоширати оптикӣ, муаррифӣ мекунад. Оптоэлектроникаи микроволновка асосан аз усулҳо ва технологияҳо дар соҳаи оптоэлектроника ҳамчун интиқолдиҳанда барои беҳтар кардан ва ба даст овардани самаранокӣ ва татбиқе, ки бо ҷузъҳои электронии анъанавии микроволновка ба даст оварданашон душвор аст, истифода мебарад. Аз нуқтаи назари татбиқ, он асосан се ҷанбаи зеринро дар бар мегирад.
Аввалин, истифодаи оптоэлектроника барои тавлиди сигналҳои печи микроволновкаи баландсифат ва камсадои баланд, аз диапазони X то диапазони THz, мебошад.
Дуюм, коркарди сигнали микроволновка. Аз ҷумла таъхир, филтркунӣ, табдили басомад, қабул ва ғайра.
Сеюм, интиқоли сигналҳои аналогӣ.
Дар ин мақола, муаллиф танҳо қисми аввалро, яъне тавлиди сигнали микроволновкаро муаррифӣ мекунад. Мавҷи анъанавии миллиметрии микроволновка асосан аз ҷониби ҷузъҳои микроэлектронии iii_V тавлид мешавад. Маҳдудиятҳои он нуктаҳои зеринро доранд: Аввалан, барои басомадҳои баланд, ба монанди 100 ГГц дар боло, микроэлектроникаҳои анъанавӣ метавонанд қувваи камтар ва камтар истеҳсол кунанд, барои сигнали басомади баландтари THz, 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 модулятсияи басомад душвор аст. Барои ҳалли ин мушкилот, технологияи оптоэлектронӣ метавонад нақш бозад. Усулҳои асосӣ дар зер тавсиф шудаанд.
1. Тавассути басомади фарқкунандаи ду сигнали лазерии басомади гуногун, фотодетектори басомади баланд барои табдил додани сигналҳои микроволновка истифода мешавад, ки дар расми 1 нишон дода шудааст.
Расми 1. Диаграммаи схемавии печҳои микроволновка, ки аз ҷониби басомади фарқи ду ба вуҷуд омадаандлазерҳо.
Бартариҳои ин усул сохтори содда доранд, метавонанд мавҷи миллиметрии басомади хеле баланд ва ҳатто сигнали басомади THz-ро тавлид кунанд ва бо танзими басомади лазер метавонад диапазони васеи табдили босуръати басомад ва басомади ҷобаҷокуниро анҷом диҳад. Камбудӣ дар он аст, ки паҳнои хат ё садои фазаи сигнали басомади фарқкунанда, ки аз ҷониби ду сигнали лазерии ба ҳам алоқаманд тавлид мешавад, нисбатан калон аст ва устувории басомад баланд нест, хусусан агар лазери нимноқил бо ҳаҷми хурд, вале паҳнои хат калон (~MHz) истифода шавад. Агар талаботи ҳаҷми вазни система баланд набошанд, шумо метавонед лазерҳои сахти садои паст (~kHz)-ро истифода баред,лазерҳои нахӣ, ковокии беруналазерҳои нимноқилӣва ғайра. Илова бар ин, ду ҳолати гуногуни сигналҳои лазерӣ, ки дар як ковокии лазер тавлид мешаванд, инчунин метавонанд барои тавлиди басомади фарқият истифода шаванд, то ки кори устувории басомади микроволновка хеле беҳтар карда шавад.
2. Барои ҳалли мушкилоте, ки ду лазер дар усули қаблӣ номувофиқанд ва садои фазаи сигнали тавлидшуда хеле калон аст, ҳамоҳангии байни ду лазерро метавон бо усули қулфкунии фазаи қулфкунии басомади тазриқӣ ё схемаи қулфкунии фазаи бозгашти манфӣ ба даст овард. Расми 2 татбиқи маъмулии қулфкунии тазриқӣ барои тавлиди зарбҳои микроволновкаро нишон медиҳад (Расми 2). Бо ворид кардани мустақими сигналҳои ҷараёни басомади баланд ба лазери нимноқил ё бо истифода аз модулятори фазаи LinBO3, сигналҳои оптикии сершумори басомадҳои гуногун бо фосилаи басомади баробар ё шонаҳои басомади оптикӣ тавлид кардан мумкин аст. Албатта, усули маъмулан истифодашаванда барои ба даст овардани шонаҳои басомади оптикии спектри васеъ истифодаи лазери қулфшудаи режимӣ мебошад. Ҳар ду сигнали шона дар шонаҳои басомади оптикии тавлидшуда тавассути филтркунӣ интихоб карда мешаванд ва мутаносибан ба лазерҳои 1 ва 2 ворид карда мешаванд, то мутаносибан қулфкунии басомад ва фазаро амалӣ кунанд. Азбаски фаза байни сигналҳои гуногуни шонаҳои шонаҳои басомади оптикӣ нисбатан устувор аст, то фазаи нисбӣ байни ду лазер устувор бошад ва сипас бо усули басомади фарқият, тавре ки қаблан тавсиф шудааст, сигнали микроволновкаи басомади бисёрқабатаи суръати такрории шонаҳои басомади оптикиро ба даст овардан мумкин аст.
Расми 2. Диаграммаи схемавии сигнали дучандшавии басомади микроволновка, ки бо қулфкунии басомади тазриқӣ ба вуҷуд меояд.
Роҳи дигари кам кардани садои нисбии фазаи ду лазер истифодаи PLL оптикии бозпаси манфӣ мебошад, ки дар расми 3 нишон дода шудааст.
Расми 3. Диаграммаи схемавии OPL.
Принсипи PLL оптикӣ дар соҳаи электроника ба принсипи PLL монанд аст. Тафовути фазаи ду лазер тавассути фотодетектор (баробар ба детектори фаза) ба сигнали электрикӣ табдил дода мешавад ва сипас тафовути фаза байни ду лазер бо роҳи сохтани басомади фарқкунанда бо манбаи сигнали микроволновкаи истинодӣ ба даст оварда мешавад, ки он тақвият ва филтр карда мешавад ва сипас ба воҳиди идоракунии басомади яке аз лазерҳо баргардонида мешавад (барои лазерҳои нимноқилӣ, ин ҷараёни тазриқӣ аст). Тавассути чунин ҳалқаи идоракунии бозгашти манфӣ, фазаи басомади нисбӣ байни ду сигнали лазер ба сигнали микроволновкаи истинодӣ қулф карда мешавад. Сипас, сигнали оптикии якҷояшуда метавонад тавассути нахҳои оптикӣ ба фотодетектори ҷои дигар интиқол дода шавад ва ба сигнали микроволновка табдил дода шавад. Садои фазаи ҳосилшудаи сигнали микроволновка қариб ба садои сигнали истинодӣ дар дохили паҳнои банд ҳалқаи бозгашти манфии қулфшудаи фаза монанд аст. Садои фаза берун аз паҳнои банд ба садои нисбии фазаи ду лазери аслии беҳамто баробар аст.
Илова бар ин, манбаи сигнали печи истинодиро инчунин метавон аз ҷониби дигар манбаъҳои сигнал тавассути дучанд кардани басомад, басомади тақсимкунанда ё дигар коркарди басомад табдил дод, то сигнали печи басомади пасттарро дучанд кардан мумкин бошад ё ба сигналҳои басомади баланд RF, THz табдил додан мумкин аст.
Дар муқоиса бо қулфкунии басомади тазриқӣ, ки танҳо дучандшавии басомадро ба даст меорад, ҳалқаҳои қулфшудаи фаза чандиртаранд, метавонанд басомадҳои қариб ихтиёрӣ ва албатта мураккабтарро тавлид кунанд. Масалан, шонабандии басомади оптикӣ, ки аз ҷониби модулятори фотоэлектрикӣ дар расми 2 тавлид мешавад, ҳамчун манбаи рӯшноӣ истифода мешавад ва ҳалқабандии қулфшудаи фазаи оптикӣ барои қулфкунии интихобӣ басомади ду лазер ба ду сигнали шонабанди оптикӣ ва сипас тавлиди сигналҳои басомади баланд тавассути басомади фарқият истифода мешавад, тавре ки дар расми 4 нишон дода шудааст. f1 ва f2 мутаносибан басомадҳои сигнали истинодии ду PLLS мебошанд ва сигнали печи N*frep+f1+f2 метавонад аз ҷониби басомади фарқияти байни ду лазер тавлид шавад.
Расми 4. Диаграммаи схематикии тавлиди басомадҳои ихтиёрӣ бо истифода аз шонаҳои басомади оптикӣ ва PLLS.
3. Барои табдил додани сигнали импулси оптикӣ ба сигнали печи микроволновка, лазери импулсии бо режими қулфшуда истифода баредфотодетектор.
Бартарии асосии ин усул дар он аст, ки сигнал бо устувории басомади хеле хуб ва садои фазаи хеле паст ба даст оварда мешавад. Бо қулф кардани басомади лазер ба спектри гузариши атомӣ ва молекулавии хеле устувор ё ковокии оптикии хеле устувор ва истифодаи системаи худдучандшавии басомади бартарафкунии басомад ва дигар технологияҳо, мо метавонем сигнали импулси оптикии хеле устуворро бо басомади такрории хеле устувор ба даст орем, то сигнали печи микроволновкаро бо садои фазаи хеле паст ба даст орем. Расми 5.
Расми 5. Муқоисаи садои нисбии фазаи манбаъҳои гуногуни сигнал.
Аммо, азбаски суръати такрори импулс ба дарозии ковокии лазер мутаносибан баръакс аст ва лазери анъанавии қулфшуда бо режим калон аст, ба даст овардани сигналҳои печи басомади баланд мустақиман душвор аст. Илова бар ин, андоза, вазн ва истеъмоли энергияи лазерҳои анъанавии импулсӣ, инчунин талаботи сахти экологӣ, татбиқи онҳоро асосан дар лаборатория маҳдуд мекунанд. Барои бартараф кардани ин мушкилот, ба наздикӣ дар Иёлоти Муттаҳида ва Олмон таҳқиқот бо истифода аз эффектҳои ғайрихаттӣ барои тавлиди шонаҳои оптикии устувори басомад дар ковокиҳои оптикии хеле хурд ва босифати чирп оғоз ёфтанд, ки дар навбати худ сигналҳои печи басомади баланд ва пастсадоиро ба вуҷуд меоранд.
4. осциллятори электронии оптикӣ, расми 6.
Расми 6. Диаграммаи схемавии осциллятори пайвастшудаи фотоэлектрикӣ.
Яке аз усулҳои анъанавии тавлиди микроволновкаҳо ё лазерҳо истифодаи ҳалқаи пӯшидаи худбозӣ мебошад, ба шарте ки фоида дар ҳалқаи пӯшида аз талафот зиёдтар бошад, ларзиши худангез метавонад микроволновкаҳо ё лазерҳоро ба вуҷуд орад. Ҳар қадар омили сифати Q ҳалқаи пӯшида баландтар бошад, ҳамон қадар садои фаза ё басомади сигнали тавлидшуда хурдтар мешавад. Барои зиёд кардани омили сифати ҳалқа, роҳи мустақим зиёд кардани дарозии ҳалқа ва кам кардани талафоти паҳншавӣ мебошад. Аммо, ҳалқаи дарозтар одатан метавонад тавлиди режимҳои сершумори ларзишро дастгирӣ кунад ва агар филтри тангбасомад илова карда шавад, сигнали ларзиши микроволновкаи якбасомади пастсадоиро ба даст овардан мумкин аст. Осциллятори пайвастшудаи фотоэлектрикӣ як манбаи сигнали микроволновка аст, ки бар асоси ин идея истифода мешавад, он аз хусусиятҳои талафоти пасти паҳншавии нах пурра истифода мебарад, бо истифода аз нахи дарозтар барои беҳтар кардани арзиши Q ҳалқа, метавонад сигнали микроволновкаро бо садои хеле пасти фаза тавлид кунад. Аз замони пешниҳод шудани ин усул дар солҳои 1990, ин намуди осциллятор таҳқиқоти васеъ ва рушди назаррасро ба даст овардааст ва дар айни замон осцилляторҳои пайвастшудаи фотоэлектрикии тиҷоратӣ мавҷуданд. Ба наздикӣ, осцилляторҳои фотоэлектрикӣ, ки басомадҳои онҳо метавонанд дар диапазони васеъ танзим карда шаванд, таҳия шудаанд. Мушкилоти асосии манбаъҳои сигнали микроволновка, ки бар асоси ин меъморӣ асос ёфтаанд, дар он аст, ки ҳалқа дароз аст ва садо дар ҷараёни озоди он (FSR) ва басомади дукаратаи он ба таври назаррас афзоиш меёбад. Илова бар ин, ҷузъҳои фотоэлектрикии истифодашуда зиёдтаранд, арзишашон баланд аст, кам кардани ҳаҷм душвор аст ва нахи дарозтар ба таъсири муҳити зист ҳассостар аст.
Дар боло якчанд усулҳои тавлиди сигналҳои печии фотоэлектронӣ, инчунин бартариҳо ва нуқсонҳои онҳо мухтасар муаррифӣ шудаанд. Ниҳоят, истифодаи фотоэлектронҳо барои истеҳсоли печии микроволновка як бартарии дигар дорад, ки сигнали оптикӣ метавонад тавассути нахи оптикӣ бо талафоти хеле кам паҳн карда шавад, интиқоли масофаи дур ба ҳар як терминали истифода ва сипас ба сигналҳои печии микроволновка табдил дода шавад ва қобилияти муқовимат ба дахолати электромагнитӣ нисбат ба ҷузъҳои анъанавии электронӣ ба таври назаррас беҳтар шудааст.
Навиштани ин мақола асосан барои маълумот аст ва дар якҷоягӣ бо таҷрибаи тадқиқотӣ ва таҷрибаи худи муаллиф дар ин соҳа, нодақиқӣ ва нофаҳмиҳо мавҷуданд, лутфан дарк кунед.
Вақти нашр: 03 январи соли 2024