په مایکروویو آپټو الیکترونیک کې د مایکروویو سیګنال تولید اوسني وضعیت او ګرم ځایونه

مایکروویو آپټو الکترونیکي، لکه څنګه چې نوم وړاندیز کوي ، د مایکروویو تقاطع دیoptoelectronics. مایکرو څپې او رڼا څپې الکترومقناطیسي څپې دي، او فریکونسۍ یې د پراخوالي ډیری حکمونه دي، او په خپلو اړوندو برخو کې رامینځته شوي اجزا او ټیکنالوژي خورا توپیر لري. په ترکیب کې، موږ کولی شو له یو بل څخه ګټه واخلو، مګر موږ کولی شو نوي غوښتنلیکونه او ځانګړتیاوې ترلاسه کړو چې په ترتیب سره درک کول ستونزمن دي.

نظری ارتباطد مایکروویو او فوتو الیکترونونو د ترکیب یوه غوره بیلګه ده. د مخکینۍ ټیلیفون او ټیلګراف بې سیم مخابرات، د سیګنالونو تولید، تبلیغ او استقبال، ټول کارول شوي مایکروویو وسایل. د ټیټ فریکونسۍ بریښنایی مقناطیسي څپې په پیل کې کارول کیږي ځکه چې د فریکونسۍ حد کوچنی دی او د لیږد لپاره د چینل ظرفیت کوچنی دی. د حل لاره دا ده چې د لیږد شوي سیګنال فریکوینسي زیاته کړي ، څومره چې فریکونسۍ لوړه وي ، د سپیکٹرم سرچینې ډیرې وي. مګر د هوا د تکثیر زیان کې د لوړې فریکونسۍ سیګنال لوی دی ، مګر د خنډونو لخوا بندول هم اسانه دي. که کیبل کارول کیږي، د کیبل ضایع لوی دی، او د اوږد واټن لیږد یوه ستونزه ده. د نوري فایبر مخابراتو رامینځته کول د دې ستونزو لپاره ښه حل دی.آپټیکل فایبرد لیږد کم زیان لري او په اوږد واټن کې د سیګنالونو لیږدولو لپاره خورا ښه کیریر دی. د رڼا څپو د فریکونسۍ سلسله د مایکروویو په پرتله ډیره ده او کولی شي ډیری مختلف چینلونه په یو وخت کې انتقال کړي. د دې ګټو له املهنظری لیږدد نوري فایبر ارتباط د نن ورځې د معلوماتو د لیږد ریښه بدله شوې ده.
نظري ارتباط اوږد تاریخ لري، څیړنه او غوښتنلیک خورا پراخ او بالغ دی، دلته نور د ویلو لپاره ندي. دا مقاله په عمده ډول د نظری ارتباط پرته په وروستیو کلونو کې د مایکروویو آپټو الیکټرانکس نوې څیړنې مینځپانګې معرفي کوي. د مایکروویو آپټو الیکترونیک په عمده توګه د آپټو الیکټرونیک په ساحه کې میتودونه او ټیکنالوژي کاروي ترڅو د فعالیت او غوښتنلیک ښه کولو او لاسته راوړلو لپاره د دودیز مایکروویو بریښنایی اجزاو سره ترلاسه کول ستونزمن وي. د غوښتنلیک له نظره، دا په عمده توګه لاندې درې اړخونه لري.
لومړی د لوړ فعالیت ، ټیټ شور مایکروویو سیګنالونو رامینځته کولو لپاره د آپټو الیکټرونیک کارول دي ، د ایکس بانډ څخه تر THz بانډ پورې ټولې لارې.
دوهم، د مایکروویو سیګنال پروسس کول. په شمول ځنډ، فلټر کول، د فریکونسۍ تبادله، ترلاسه کول او داسې نور.
دریم، د انلاګ سیګنالونو لیږد.

پدې مقاله کې ، لیکوال یوازې لومړۍ برخه معرفي کوي ، د مایکروویو سیګنال نسل. دودیز مایکروویو ملی متر څپې په عمده ډول د iii_V مایکرو الیکترونیک اجزاو لخوا رامینځته کیږي. د دې محدودیتونه لاندې ټکي لري: لومړی، د لوړې فریکونسۍ لکه 100GHz پورته، دودیز مایکرو الیکټرانیک کولی شي لږ او لږ بریښنا تولید کړي، د لوړې فریکونسۍ THz سیګنال ته، دوی هیڅ نشي کولی. دوهم، د مرحلې شور کمولو او د فریکونسۍ ثبات ښه کولو لپاره، اصلي وسیله باید په خورا ټیټ تودوخې چاپیریال کې ځای پرځای شي. دریم، دا ستونزمنه ده چې د فریکونسۍ ماډل کولو فریکونسۍ تبادلې پراخه لړۍ ترلاسه کړئ. د دې ستونزو د حل لپاره، optoelectronic ټیکنالوژي کولی شي رول ولوبوي. اصلي میتودونه لاندې تشریح شوي.

1. د دوه مختلف فریکونسۍ لیزر سیګنالونو د توپیر فریکونسۍ له لارې، د مایکرو ویو سیګنالونو بدلولو لپاره د لوړې فریکونسۍ فوتوډیټیکټر کارول کیږي ، لکه څنګه چې په 1 شکل کې ښودل شوي.

شکل 1. د مایکروویو سکیمیک ډیاګرام چې د دوه د توپیر فریکونسۍ لخوا رامینځته شویلیزرونه.

د دې میتود ګټې ساده جوړښت دی، کولی شي خورا لوړ فریکونسۍ ملی میتر څپې او حتی د THz فریکونسۍ سیګنال رامینځته کړي ، او د لیزر فریکونسۍ تنظیم کولو سره کولی شي د ګړندي فریکونسۍ تبادلې ، سویپ فریکونسۍ پراخه لړۍ ترسره کړي. نیمګړتیا یې دا ده چې د توپیر فریکونسۍ سیګنال لاین ویت یا مرحله شور چې د دوه غیر اړونده لیزر سیګنالونو لخوا رامینځته شوی نسبتا لوی دی ، او د فریکونسۍ ثبات لوړ نه دی ، په ځانګړي توګه که چیرې د سیمی کنډکټر لیزر کوچنی حجم ولري مګر لوی لاین وایډ (~MHz) وي. کارول که چیرې د سیسټم وزن حجم اړتیاوې لوړې نه وي، تاسو کولی شئ د ټیټ شور (~kHz) سالډ ریاست لیزرونه وکاروئ،فایبر لیزرونهبهرنۍ غارسیمی کنډکټر لیزرونهسربیره پردې، د لیزر سیګنالونو دوه مختلف حالتونه چې په ورته لیزر کیف کې رامینځته شوي د توپیر فریکونسۍ رامینځته کولو لپاره هم کارول کیدی شي ، ترڅو د مایکروویو فریکونسۍ ثبات فعالیت خورا ښه شي.

2. د دې ستونزې د حل لپاره چې په تیرو میتود کې دوه لیزرونه متضاد دي او د سیګنال مرحلې غږ ډیر لوی دی ، د دوه لیزرونو ترمینځ همغږي د انجیکشن فریکونسۍ لاک کولو مرحله بندولو میتود یا د منفي فیډبیک مرحله لخوا ترلاسه کیدی شي. د بندولو سرکټ. شکل 2 د مایکروویو څو اړخیزو تولیدولو لپاره د انجیکشن لاک کولو معمول غوښتنلیک ښیې (شکل 2). د سیمیکمډکټر لیزر کې د لوړ فریکونسۍ اوسني سیګنالونو مستقیم انجیکشن کولو سره ، یا د LinBO3-phase modulator په کارولو سره ، د مختلف فریکونسۍ ډیری نظری سیګنالونه د مساوي فریکونسۍ فاصلې سره رامینځته کیدی شي ، یا آپټیکل فریکونسۍ کمبونه. البته، د پراخه سپیکٹرم آپټیکل فریکونسۍ کامب ترلاسه کولو لپاره عام کارول شوی میتود د موډ لاک شوي لیزر کارول دي. په تولید شوي آپټیکل فریکونسۍ کامب کې هر دوه کمب سیګنالونه د فلټر کولو له لارې غوره شوي او په ترتیب سره په لیزر 1 او 2 کې انجیکشن کیږي ترڅو په ترتیب سره فریکونسۍ او مرحله بنده احساس کړي. ځکه چې د آپټیکل فریکونسۍ کامب د مختلف کمب سیګنالونو ترمینځ مرحله نسبتا مستحکم ده ، نو د دې لپاره چې د دوه لیزرونو ترمینځ نسبي مرحله مستحکم وي ، او بیا د توپیر فریکونسۍ میتود لخوا لکه څنګه چې مخکې تشریح شوي ، د څو فولډ فریکونسۍ مایکروویو سیګنال. د آپټیکل فریکونسۍ کمب تکرار نرخ ترلاسه کیدی شي.

شکل 2. د مایکرو ویو فریکونسۍ دوه چنده کولو سیګنال سکیمیک ډیاګرام چې د انجیکشن فریکونسۍ لاک کولو لخوا رامینځته شوی.
د دوه لیزرونو د نسبي مرحلې شور کمولو بله لاره د منفي فیډبیک اپټیکل PLL کارول دي ، لکه څنګه چې په 3 شکل کې ښودل شوي.

شکل 3. د OPL سکیمیک ډیاګرام.

د نظری PLL اصول د برقیاتو په برخه کې د PLL سره ورته دی. د دوه لیزرونو د مرحلې توپیر د فوتوډیټیکټر لخوا په بریښنایی سیګنال بدلیږي (د مرحلې کشف کونکي سره مساوي) ، او بیا د دوه لیزرونو ترمینځ د مرحلې توپیر د مایکرو ویو سیګنال سرچینې سره د توپیر فریکوینسي رامینځته کولو سره ترلاسه کیږي ، کوم چې پراخه کیږي. او فلټر شوی او بیا د یو لیزر فریکونسۍ کنټرول واحد ته تغذیه کیږي (د سیمی کنډکټر لیزرونو لپاره ، دا د انجیکشن جریان دی). د داسې منفي فیډبیک کنټرول لوپ له لارې ، د دوه لیزر سیګنالونو ترمینځ نسبي فریکونسۍ مرحله د مایکروویو سیګنال حواله ته تړل کیږي. ګډ نظری سیګنال بیا د نوری فایبرونو له لارې فوتوډیکټور ته لیږدول کیدی شي او په مایکروویو سیګنال بدلیږي. د مایکروویو سیګنال پایله لرونکی مرحله شور د مرحلې بند شوي منفي فیډبیک لوپ په بینډ ویت کې د حوالې سیګنال سره نږدې ورته دی. د بینډ ویت څخه بهر د مرحلې شور د اصلي دوه غیر اړونده لیزرونو نسبي مرحله شور سره مساوي دی.
سربیره پردې ، د حوالې مایکروویو سیګنال سرچینه هم د نورو سیګنال سرچینو لخوا د فریکونسۍ دوه چنده کولو ، ویشونکي فریکونسۍ ، یا نورو فریکونسۍ پروسس کولو له لارې بدل کیدی شي ، ترڅو د ټیټ فریکونسۍ مایکروویو سیګنال څو چنده شي ، یا د لوړې فریکونسۍ RF ، THz سیګنالونو ته بدل شي.
د انجیکشن فریکونسۍ لاک کولو په پرتله یوازې د فریکونسۍ دوه چنده کول ترلاسه کولی شي ، د مرحلې بند شوي لوپونه ډیر انعطاف منونکي دي ، کولی شي نږدې خپل سري فریکونسی تولید کړي ، او البته ډیر پیچلي. د مثال په توګه، په 2 شکل کې د فوتو الیکټریک ماډلټر لخوا رامینځته شوی نظری فریکونسۍ کنگھه د رڼا سرچینې په توګه کارول کیږي، او د نظری پړاو بند شوی لوپ د دوه لیزرونو فریکونسۍ په غوره توګه د دوه نظری کمب سیګنالونو ته د بندولو لپاره کارول کیږي، او بیا تولیدوي. د توپیر فریکونسۍ له لارې د لوړې فریکونسۍ سیګنالونه ، لکه څنګه چې په 4 شکل کې ښودل شوي. f1 او f2 په ترتیب سره د دوه PLLS د حوالې سیګنال فریکونسۍ دي ، او د N*frep+f1+f2 مایکروویو سیګنال د توپیر فریکونسۍ لخوا رامینځته کیدی شي. دوه لیزرونه

شکل 4. د آپټیکل فریکونسۍ کمبس او PLLS په کارولو سره د خپل سري فریکونسۍ رامینځته کولو سکیماتیک ډیاګرام.

3. د موډ-لاک شوي نبض لیزر څخه کار واخلئ ترڅو د نظری نبض سیګنال د مایکرو ویو سیګنال ته واړوئعکس کشف کونکی.

د دې میتود اصلي ګټه دا ده چې د خورا ښه فریکونسۍ ثبات او خورا ټیټ مرحلې شور سره سیګنال ترلاسه کیدی شي. د لیزر فریکونسۍ په خورا باثباته اټومي او مالیکولر لیږد سپیکٹرم کې بندولو سره ، یا خورا مستحکم نظری غار ، او د ځان دوه چنده کولو فریکونسۍ له مینځه وړو سیسټم فریکونسۍ شفټ او نورو ټیکنالوژیو کارولو سره ، موږ کولی شو یو خورا مستحکم نظری نبض سیګنال ترلاسه کړو. د تکرار خورا مستحکم فریکونسۍ، د دې لپاره چې د الټرا ټیټ مرحلې شور سره د مایکروویو سیګنال ترلاسه کړئ. شکل 5.

شکل 5. د مختلف سیګنال سرچینو د نسبي پړاو شور پرتله کول.

په هرصورت، ځکه چې د نبض تکرار کچه د لیزر د غار اوږدوالي سره په متناسب ډول متناسب ده، او دودیز موډ تړل شوی لیزر لوی دی، دا ستونزمنه ده چې په مستقیم ډول د لوړ فریکونسۍ مایکروویو سیګنالونه ترلاسه کړئ. سربیره پردې ، د دودیز نبض لیزرونو اندازه ، وزن او انرژي مصرف ، او همدارنګه د چاپیریال سختې اړتیاوې د دوی په عمده ډول د لابراتوار غوښتنلیکونه محدودوي. د دې ستونزو د لرې کولو لپاره، په دې وروستیو کې په متحده ایالاتو او آلمان کې څیړنې پیل شوي چې د غیر خطي اغیزو په کارولو سره په خورا کوچنیو، لوړ کیفیت لرونکي کریپ موډ نظری غارونو کې د فریکونسۍ مستحکم نظری کمبونه تولید کړي، چې په پایله کې د لوړ فریکونسۍ ټیټ شور مایکروویو سیګنالونه تولیدوي.

4. آپټو الکترونیکي اوسیلیټر، شکل 6.

شکل 6. د فوتو الیکټریک جوړه شوي اوسیلیټر سکیمیک ډیاګرام.

د مایکروویو یا لیزرونو رامینځته کولو یو له دودیزو میتودونو څخه د ځان فیډبیک تړل شوي لوپ څخه کار اخیستل دي ، تر هغه چې په تړل شوي لوپ کې لاسته راوړنه له زیان څخه زیاته وي ، د ځان په زړه پوري حرکت کولی شي مایکروویو یا لیزرونه تولید کړي. د تړل شوي لوپ د کیفیت فاکتور Q څومره لوړ وي، د تولید شوي سیګنال مرحله یا فریکونسۍ شور کوچنی وي. د لوپ د کیفیت فاکتور زیاتولو لپاره، مستقیمه لاره د لوپ اوږدوالی زیاتول او د تکثیر ضایع کمول دي. په هرصورت، یو اوږد لوپ معمولا کولی شي د څو اړخیزو موډلونو تولید ملاتړ وکړي، او که چیرې یو تنګ بینډ ویت فلټر اضافه شي، د یو واحد فریکونسۍ ټیټ شور مایکروویو سیګنال ترلاسه کیدی شي. د فوټو الیکټریک کپلډ oscillator د دې مفکورې پراساس د مایکروویو سیګنال سرچینه ده ، دا د فایبر د ټیټ تکثیر له لاسه ورکولو ځانګړتیاو څخه بشپړه ګټه پورته کوي ، د لوپ Q ارزښت ښه کولو لپاره د اوږد فایبر کارول کولی شي د خورا ټیټ مرحلې شور سره د مایکرو ویو سیګنال تولید کړي. له هغه وخته چې دا طریقه په 1990 لسیزه کې وړاندیز شوې وه، دا ډول اوسیلیټر پراخه څیړنه او د پام وړ پرمختګ ترلاسه کړی، او اوس مهال سوداګریز فوټو الیکټریک جوړه اوسیلیټرونه شتون لري. په دې وروستیو کې، د فوتو الیکټریک oscillators چې فریکونسۍ یې په پراخه لړۍ کې تنظیم کیدی شي رامینځته شوي. د دې جوړښت پراساس د مایکروویو سیګنال سرچینو اصلي ستونزه دا ده چې لوپ اوږد دی ، او د هغې په وړیا جریان (FSR) کې شور او د هغې دوه چنده فریکونسۍ به د پام وړ لوړ شي. برسېره پردې، د فوتو الیکټریک اجزا کارول ډیر دي، لګښت یې لوړ دی، د حجم کمول ستونزمن دي، او اوږد فایبر د چاپیریال ګډوډۍ ته ډیر حساس دی.

پورته په لنډه توګه د مایکروویو سیګنالونو د فوټو الیکټرون تولید ډیری میتودونه او همدارنګه د دوی ګټې او زیانونه معرفي کوي. په نهایت کې ، د مایکروویو تولید لپاره د فوتو الیکټرون کارول بله ګټه لري دا ده چې نظری سیګنال د نظری فایبر له لارې په خورا ټیټ زیان سره توزیع کیدی شي ، د هر کارونې ټرمینل ته د اوږد واټن لیږد او بیا د مایکروویو سیګنالونو بدلول ، او د بریښنایی مقناطیسي مقاومت وړتیا. مداخله د دودیز بریښنایی اجزاو په پرتله د پام وړ ښه شوې.
د دې مقالې لیکنه په عمده توګه د حوالې لپاره ده، او په دې برخه کې د لیکوال د خپلې څیړنې تجربې او تجربې سره یوځای، غلطۍ او نیمګړتیاوې شتون لري، مهرباني وکړئ پوه شئ.