Mikrotolkun optoelektronikasyadyndan görnüşi ýaly, mikrotolkunlaryň kesişmesi weoptoelektronika.Mikrotolkunlar we ýeňil tolkunlar elektromagnit tolkunlar, ýygylyklar köp ululykdaky sargytlardyr we degişli ugurlarda işlenip düzülen komponentler we tehnologiýalar gaty tapawutlanýar.Bilelikde, biri-birimizden peýdalanyp bileris, ýöne degişlilikde durmuşa geçirmek kyn bolan täze programmalary we aýratynlyklary alyp bileris.
Optiki aragatnaşykmikrotolkunlar bilen fotoelektronlaryň birleşmeginiň esasy mysalydyr.Irki telefon we telegraf simsiz aragatnaşyk, signallary döretmek, ýaýratmak we kabul etmek, bularyň hemmesi mikrotolkun enjamlary.Pes ýygylykly elektromagnit tolkunlar ilkibaşda ulanylýar, sebäbi ýygylyk diapazony az we ýaýlym üçin kanal kuwwaty az.Çözüw, iberilýän signalyň ýygylygyny köpeltmek, ýygylygy näçe ýokary bolsa, spektr çeşmeleri şonça köp.Airöne howanyň ýaýramagynyň ýitgisinde ýokary ýygylykly signal uly, ýöne päsgelçilikler bilen ýapylmak aňsat.Kabel ulanylsa, kabeliň ýitmegi uly we uzak aralyga geçiriş meselesi.Optiki süýüm aragatnaşygynyň döremegi bu meseleleriň gowy çözgüdi.Optiki süýümgeçiriş ýitgisi gaty pes we signallary uzak aralyklara geçirmek üçin ajaýyp göterijidir.Lightagtylyk tolkunlarynyň ýygylygy diapazony mikrotolkunlardan has uly we bir wagtda köp dürli kanallary geçirip bilýär.Bu artykmaçlyklary sebäplioptiki geçiriş, optiki süýümli aragatnaşyk häzirki zaman maglumat berişiniň diregi boldy.
Optiki aragatnaşygyň uzyn taryhy bar, gözleg we amaly gaty giň we kämildir, bu ýerde has köp zat aýtmak bolmaz.Bu kagyz, esasan, optiki aragatnaşykdan başga soňky ýyllarda mikrotolkunly optoelektronikanyň täze gözleg mazmuny bilen tanyşdyrýar.Mikrotolkun optoelektronikasy, esasan, mikrotolkun elektroniki bölekleri bilen öndürijiligi we amaly gowulandyrmak we gazanmak üçin daşaýjy hökmünde optoelektronika ulgamynda usullary we tehnologiýalary ulanýar.Ulanyş nukdaýnazaryndan esasan aşakdaky üç tarapy öz içine alýar.
Birinjisi, X-banddan THz toparyna çenli ýokary öndürijilikli, pes sesli mikrotolkun signallaryny döretmek üçin optoelektronikany ulanmak.
Ikinjiden, mikrotolkun signalyny gaýtadan işlemek.Gijä galmak, süzmek, ýygylygy öwürmek, kabul etmek we ş.m.
Üçünjiden, analog signallaryň geçirilmegi.
Bu makalada awtor diňe birinji bölümi, mikrotolkun signalynyň döredilmegi bilen tanyşdyrýar.Adaty mikrotolkun millimetr tolkuny esasan iii_V mikroelektron bölekleri tarapyndan emele gelýär.Çäklendirmelerinde aşakdaky nokatlar bar: Birinjiden, ýokardaky 100 GGs ýaly ýokary ýygylyklarda adaty mikroelektronika az we az güýç öndürip biler, ýokary ýygylykly THz signalyna hiç zat edip bilmez.Ikinjiden, fazanyň sesini azaltmak we ýygylygyň durnuklylygyny ýokarlandyrmak üçin asyl enjamy gaty pes temperatura gurşawynda ýerleşdirmeli.Üçünjiden, ýygylyk modulýasiýa ýygylygynyň öwrülişiginiň giň toplumyna ýetmek kyn.Bu meseleleri çözmek üçin optoelektron tehnologiýasy rol oýnap biler.Esasy usullar aşakda beýan edilýär.
1. Iki dürli ýygylykly lazer signallarynyň tapawut ýygylygynyň üsti bilen, 1-nji suratda görkezilişi ýaly, mikrotolkun signallaryny öwürmek üçin ýokary ýygylykly fotodetektor ulanylýar.
Surat 1. Iki tapawudyň ýygylygy netijesinde döredilen mikrotolkunlaryň shemasylazerler.
Bu usulyň artykmaçlyklary ýönekeý gurluşdyr, aşa ýokary ýygylykly millimetr tolkunyny we hatda THz ýygylyk signalyny döredip biler we lazeriň ýygylygyny sazlamak bilen köp ýygylyk öwrülişini, süpüriş ýygylygyny amala aşyryp biler.Adetmezçiligi, iki sany baglanyşyksyz lazer signalynyň emele getirýän tapawut ýygylygy signalynyň çyzyk giňligi ýa-da faza sesiniň birneme uly bolmagy we ýygylygyň durnuklylygy ýokary däl, esasanam kiçi göwrümli, ýöne uly çyzykly (~ MHz) ýarymgeçiriji lazer bolsa; ulanylýar.Ulgamyň agramynyň talaplary ýokary bolmasa, pes ses (~ kHz) gaty berk lazer ulanyp bilersiňiz,süýümli lazerler, daşarky boşlukýarymgeçiriji lazerlerMundan başga-da, şol bir lazer boşlugynda emele gelen iki dürli lazer signallary, tapawut ýygylygyny döretmek üçin ulanylyp bilner, şonuň üçin mikrotolkun ýygylygynyň durnuklylygy ep-esli gowulaşar.
2. Öňki usuldaky iki lazeriň biri-birine gabat gelmeýänligi we emele gelen signal fazasynyň sesiniň gaty köp bolmagy meselesini çözmek üçin, iki lazeriň arasyndaky sazlaşygy sanjym ýygylygyny gulplamak fazasy ýa-da negatiw seslenme fazasy arkaly alyp bolýar. gulplama zynjyry.2-nji suratda mikrotolkun köpeltmek üçin sanjym gulplamasynyň adaty ulanylyşy görkezilýär (2-nji surat).Frequokary ýygylykly tok signallaryny ýarymgeçiriji lazerine göni sanjym etmek ýa-da LinBO3 fazaly modulýator ulanmak arkaly deň ýygylyk aralygy bolan dürli ýygylyklaryň köp optiki signallary ýa-da optiki ýygylyk taraklary döredilip bilner.Elbetde, giň spektrli optiki ýygylyk taragyny almak üçin giňden ulanylýan usul, re modeim bilen gulplanan lazeri ulanmakdyr.Döredilen optiki ýygylyk taragyndaky islendik iki tarak signaly süzgüç arkaly saýlanýar we degişlilikde ýygylygy we fazany gulplamak üçin degişlilikde 1 we 2 lazerlere sanjym edilýär.Optiki ýygylyk taragynyň dürli tarak signallarynyň arasyndaky faza birneme durnukly bolany üçin, iki lazeriň arasyndaky otnositel faza durnukly, soň bolsa öň beýan edilişi ýaly tapawut ýygylygy usuly bilen, köp gezekli ýygylykly mikrotolkun signaly optiki ýygylyk taragynyň gaýtalanma tizligini alyp bolýar.
Surat 2. Sanjym ýygylygynyň gulplanmagy netijesinde döredilen mikrotolkun ýygylygynyň iki esse signalynyň shemasy.
Iki lazeriň otnositel faza sesini azaltmagyň ýene bir usuly, 3-nji suratda görkezilişi ýaly, negatiw seslenme optiki PLL ulanmakdyr.
Surat 3. OPL-iň shemasy.
Optiki PLL prinsipi, elektronika pudagyndaky PLL prinsipine meňzeýär.Iki lazeriň faza tapawudy fotodetektor (faza detektoryna ekwiwalent) tarapyndan elektrik signalyna öwrülýär, soňra bolsa iki lazeriň arasyndaky faza tapawudy güýçlendirilen salgylanma mikrotolkun signal çeşmesi bilen tapawut ýygylygyny almak arkaly alynýar. süzüldi we soňra lazerleriň biriniň ýygylyk dolandyryş bölümine iýmitlendi (ýarymgeçiriji lazerler üçin bu sanjym togundyr).Şeýle negatiw seslenme dolandyryş aýlawynyň üsti bilen, iki lazer signalynyň arasyndaky otnositel ýygylyk fazasy salgylanma mikrotolkun signalyna gulplanýar.Kombinirlenen optiki signal soňra optiki süýümler arkaly başga bir ýerdäki fotodetektora geçirilip, mikrotolkun signalyna öwrülip biler.Mikrotolkun signalynyň emele gelen fazasy, faza gulplanan negatiw seslenme zolagynyň zolagyndaky salgylanma signalyna meňzeýär.Zolak giňliginiň daşyndaky faza sesi, asyl iki baglanyşyksyz lazeriň otnositel faza sesine deňdir.
Mundan başga-da, aşaky ýygylykly mikrotolkun signalynyň iki esse köpelmegi ýa-da ýokary ýygylykly RF, THz signallaryna öwrülmegi üçin salgylanma mikrotolkun signal çeşmesi ýygylygy iki esse, bölüji ýygylygy ýa-da beýleki ýygylygy gaýtadan işlemek arkaly beýleki signal çeşmeleri tarapyndan hem üýtgedilip bilner.
Sanjym ýygylygyny gulplamak bilen deňeşdirilende diňe ýygylygy iki esse artdyryp bolýar, faza gulplanan aýlawlar has çeýe, özbaşdak ýygylyklary öndürip biler we elbetde has çylşyrymly.Mysal üçin, 2-nji suratda fotoelektrik modulýator tarapyndan döredilen optiki ýygylyk taragy ýagtylyk çeşmesi hökmünde ulanylýar we optiki faza gulplanan aýlaw iki lazeriň ýygylygyny iki optiki tarak signalyna saýlap gulplamak we soňra döretmek üçin ulanylýar. tapawut ýygylygy arkaly ýokary ýygylykly signallar, 4-nji suratda görkezilişi ýaly, f1 we f2 degişlilikde iki PLLS-iň salgylanma signal ýygylyklarydyr we N * frep + f1 + f2 mikrotolkun signalynyň arasyndaky tapawut ýygylygy arkaly döredilip bilner. iki lazer.
Surat 4. Optiki ýygylyk taraklaryny we PLLS ulanyp, özbaşdak ýygylyklary döretmegiň shemasy.
3. Optiki impuls signalyny mikrotolkun signalyna öwürmek üçin re modeim bilen gulplanan impuls lazerini ulanyňfotodetektor.
Bu usulyň esasy artykmaçlygy, gaty gowy ýygylyk durnuklylygy we gaty pes fazaly sesli signalyň alynmagydyr.Lazeriň ýygylygyny gaty durnukly atom we molekulýar geçiş spektrine ýa-da gaty durnukly optiki boşluga gulplamak we ýygylygy ýok etmek ulgamynyň ýygylyk çalşygyny we beýleki tehnologiýalary ulanmak bilen, gaty durnuk optiki impuls signalyny alyp bileris. ultra pes fazaly ses bilen mikrotolkun signalyny almak üçin gaty durnukly gaýtalanma ýygylygy.5-nji surat.
Surat 5. Dürli signal çeşmeleriniň otnositel faza sesini deňeşdirmek.
Şeýle-de bolsa, impulsyň gaýtalanma tizligi lazeriň boşlugynyň uzynlygyna ters proporsionaldygy we adaty re modeim bilen gulplanan lazeriň uludygy sebäpli, ýokary ýygylykly mikrotolkun signallaryny göni almak kyn.Mundan başga-da, adaty impulsly lazerleriň göwrümi, agramy we energiýa sarp edilişi, şeýle hem daşky gurşawyň berk talaplary, esasan, laboratoriýa amallaryny çäklendirýär.Bu kynçylyklary ýeňip geçmek üçin ýaňy-ýakynda Amerikanyň Birleşen Ştatlarynda we Germaniýada çyzykly däl effektleri ulanyp, örän kiçi, ýokary hilli sesli optiki boşluklarda ýygylyk durnukly optiki taraklary döretmek üçin gözlegler başlandy, bu bolsa öz gezeginde ýokary ýygylykly pes sesli mikrotolkun signallaryny döredýär.
4. opto elektron yrgyldadyjy, 6-njy surat.
Surat 6. Fotoelektrik birikdirilen yrgyldamanyň shemasy.
Mikrotolkunlary ýa-da lazerleri öndürmegiň adaty usullaryndan biri, öz-özüne jogap ýapyk aýlawdan peýdalanmakdyr, ýapyk aýlawdaky girdeji ýitgiden has köp bolsa, öz-özüni tolgundyrýan yrgyldama mikrotolkunlar ýa-da lazer öndürip biler.Closedapyk aýlawyň hil faktory Q näçe ýokary bolsa, döredilen signal fazasy ýa-da ýygylyk sesi şonça az.Aýlawyň hil faktoryny ýokarlandyrmak üçin göni ýol aýlawyň uzynlygyny ýokarlandyrmak we köpeliş ýitgisini azaltmakdyr.Şeýle-de bolsa, has uzyn aýlaw, yrgyldamanyň köp görnüşiniň döremegine goldaw berip biler we dar zolakly süzgüç goşulsa, bir ýygylykly pes sesli mikrotolkun yrgyldama signalyny alyp bolar.Fotoelektrik birikdirilen yrgyldadyjy bu pikire esaslanýan mikrotolkunly signal çeşmesidir, süýümiň pes ýaýramagynyň ýitgi aýratynlyklaryndan doly peýdalanýar, Q aýlawynyň bahasyny gowulandyrmak üçin has uzyn süýümi ulanyp, örän pes fazaly ses bilen mikrotolkun signalyny öndürip biler.Bu usul 1990-njy ýyllarda teklip edileli bäri, yrgyldamanyň bu görnüşi giňişleýin gözleglere we ep-esli ösüşe eýe boldy we häzirki wagtda täjirçilik fotoelektrik birikdirilen yrgyldamalar bar.Recentlyakynda ýygylyklaryny giň gerimde sazlap boljak fotoelektrik yrgyldamalar döredildi.Bu arhitektura esaslanýan mikrotolkun signal çeşmeleriniň esasy meselesi aýlawyň uzyn bolmagy, erkin akymynda (FSR) we goşa ýygylygyndaky ses ep-esli ýokarlanar.Mundan başga-da, ulanylýan fotoelektrik komponentleri has köp, bahasy gaty ýokary, göwrümini azaltmak kyn we süýüm has uzyn bolsa daşky gurşawyň bozulmagyna has duýgur.
Aboveokardakylar mikrotolkun signallaryny fotoelektron öndürmegiň birnäçe usuly, olaryň artykmaçlyklary we kemçilikleri bilen gysgaça tanyşdyrýar.Netijede, mikrotolkun öndürmek üçin fotoelektronlaryň ulanylmagynyň başga bir artykmaçlygy bar, optiki signalyň optiki süýüm arkaly gaty pes ýitgi, her ulanyş terminalyna uzak aralyga geçirilmegi we soňra mikrotolkun signallaryna öwrülmegi we elektromagnit garşy durmak ukybydyr. päsgelçilik adaty elektron böleklerinden ep-esli gowulaşýar.
Bu makalanyň ýazylmagy esasan salgylanmak üçin niýetlenendir we awtoryň bu ugurdaky gözleg tejribesi we tejribesi bilen utgaşyp, nädogrylyklar we düşünişmezlikler bar, düşüniň.
Iş wagty: -anwar-03-2024