Microwave optoelectronics, bi awọn orukọ ni imọran, ni ikorita ti makirowefu atioptoelectronics. Makirowefu ati awọn igbi ina jẹ awọn igbi itanna eletiriki, ati awọn igbohunsafẹfẹ jẹ ọpọlọpọ awọn aṣẹ ti titobi yatọ, ati awọn paati ati imọ-ẹrọ ti o dagbasoke ni awọn aaye wọn yatọ pupọ. Ni apapo, a le lo anfani ti ara wa, ṣugbọn a le gba awọn ohun elo titun ati awọn abuda ti o ṣoro lati mọ ni atele.
Ibaraẹnisọrọ opitikajẹ apẹẹrẹ akọkọ ti apapo awọn microwaves ati awọn fọtoelectrons. Tẹlifoonu kutukutu ati awọn ibaraẹnisọrọ alailowaya Teligirafu, iran, itankale ati gbigba awọn ifihan agbara, gbogbo awọn ẹrọ makirowefu lo. Awọn igbi itanna igbohunsafẹfẹ kekere ti wa ni lilo lakoko nitori iwọn igbohunsafẹfẹ kere ati agbara ikanni fun gbigbe jẹ kekere. Ojutu naa ni lati mu igbohunsafẹfẹ ti ifihan agbara ti a firanṣẹ pọ si, iwọn igbohunsafẹfẹ ti o ga julọ, awọn orisun iwoye diẹ sii. Ṣugbọn ifihan agbara igbohunsafẹfẹ giga ni pipadanu isọdọtun afẹfẹ jẹ nla, ṣugbọn tun rọrun lati dina nipasẹ awọn idiwọ. Ti o ba ti lo okun, isonu ti USB ti wa ni o tobi, ati ki o gun-ijinna gbigbe ni isoro kan. Awọn ifarahan ti ibaraẹnisọrọ okun opiti jẹ ojutu ti o dara si awọn iṣoro wọnyi.Okun opitikani pipadanu gbigbe kekere pupọ ati pe o jẹ agbẹru to dara julọ fun gbigbe awọn ifihan agbara lori awọn ijinna pipẹ. Iwọn igbohunsafẹfẹ ti awọn igbi ina jẹ tobi pupọ ju ti awọn microwaves lọ ati pe o le atagba ọpọlọpọ awọn ikanni oriṣiriṣi nigbakanna. Nitori ti awọn wọnyi anfani tiopitika gbigbe, Ibaraẹnisọrọ okun opiti ti di ẹhin ti gbigbe alaye ti ode oni.
Ibaraẹnisọrọ opitika ni itan-akọọlẹ gigun, iwadii ati ohun elo jẹ lọpọlọpọ ati ti ogbo, nibi kii ṣe lati sọ diẹ sii. Iwe yii ni akọkọ ṣafihan akoonu iwadii tuntun ti optoelectronics makirowefu ni awọn ọdun aipẹ yatọ si ibaraẹnisọrọ opiti. Awọn optoelectronics Microwave ni akọkọ nlo awọn ọna ati imọ-ẹrọ ni aaye ti optoelectronics bi awọn ti ngbe lati mu ilọsiwaju ati ṣaṣeyọri iṣẹ ati ohun elo ti o nira lati ṣaṣeyọri pẹlu awọn paati itanna makirowefu ibile. Lati irisi ohun elo, o kun pẹlu awọn aaye mẹta wọnyi.
Ni igba akọkọ ti ni lilo awọn optoelectronics lati ṣe ina iṣẹ-giga, awọn ifihan agbara makirowefu ariwo kekere, lati X-band ni gbogbo ọna si ẹgbẹ THz.
Keji, makirowefu ifihan agbara processing. Pẹlu idaduro, sisẹ, iyipada igbohunsafẹfẹ, gbigba ati bẹbẹ lọ.
Kẹta, gbigbe awọn ifihan agbara afọwọṣe.
Ninu nkan yii, onkọwe nikan ṣafihan apakan akọkọ, iran ti ifihan agbara makirowefu. Igbi millimeter microwave ti aṣa jẹ ipilẹṣẹ nipasẹ awọn paati microelectronic iii_V. Awọn idiwọn rẹ ni awọn aaye wọnyi: Ni akọkọ, si awọn igbohunsafẹfẹ giga gẹgẹbi 100GHz loke, awọn microelectronics ibile le ṣe agbara ti o kere ati kere si, si ifihan agbara THz ti o ga julọ, wọn ko le ṣe ohunkohun. Ẹlẹẹkeji, lati le dinku ariwo alakoso ati ilọsiwaju iduroṣinṣin igbohunsafẹfẹ, ẹrọ atilẹba nilo lati gbe si agbegbe iwọn otutu kekere pupọ. Kẹta, o ṣoro lati ṣaṣeyọri titobi pupọ ti iyipada igbohunsafẹfẹ iṣatunṣe igbohunsafẹfẹ. Lati yanju awọn iṣoro wọnyi, imọ-ẹrọ optoelectronic le ṣe ipa kan. Awọn ọna akọkọ ti wa ni apejuwe ni isalẹ.
1. Nipasẹ iyatọ iyatọ ti awọn ifihan agbara laser igbohunsafẹfẹ meji ti o yatọ, a lo olutọpa igbohunsafẹfẹ giga-giga lati yi awọn ifihan agbara makirowefu pada, bi o ṣe han ni Nọmba 1.
Ṣe nọmba 1. Aworan atọka ti awọn microwaves ti ipilẹṣẹ nipasẹ iyatọ iyatọ ti mejilesa.
Awọn anfani ti ọna yii jẹ ọna ti o rọrun, o le ṣe ina iwọn milimita igbohunsafẹfẹ giga pupọ ati paapaa ifihan agbara igbohunsafẹfẹ THz, ati nipa ṣiṣatunṣe igbohunsafẹfẹ ti lesa le ṣe iwọn nla ti iyipada igbohunsafẹfẹ iyara, igbohunsafẹfẹ gbigba. Aila-nfani ni pe iwọn ila tabi ariwo alakoso ti ifihan igbohunsafẹfẹ iyatọ ti ipilẹṣẹ nipasẹ awọn ifihan agbara laser meji ti ko ni ibatan jẹ iwọn ti o tobi, ati pe iduroṣinṣin igbohunsafẹfẹ ko ga, paapaa ti laser semikondokito pẹlu iwọn kekere ṣugbọn iwọn ila nla kan (~ MHz) jẹ lo. Ti awọn ibeere iwọn didun eto ko ba ga, o le lo ariwo kekere (~ kHz) awọn lasers ipinlẹ to lagbara,okun lesa, iho itasemikondokito lesa, bbl Ni afikun, awọn ọna oriṣiriṣi meji ti awọn ifihan agbara laser ti ipilẹṣẹ ni iho ina lesa kanna tun le ṣee lo lati ṣe ina igbohunsafẹfẹ iyatọ, ki iṣẹ iduroṣinṣin igbohunsafẹfẹ makirowefu dara si.
2. Lati yanju iṣoro naa pe awọn lasers meji ti o wa ni ọna ti tẹlẹ ko ṣe aiṣedeede ati pe ariwo alakoso ifihan agbara ti o tobi ju, iṣeduro laarin awọn lasers meji le ṣee gba nipasẹ ọna titiipa ipo-igbohunsafẹfẹ abẹrẹ tabi ọna ti awọn esi esi odi. tilekun Circuit. Nọmba 2 ṣe afihan ohun elo aṣoju ti titiipa abẹrẹ lati ṣe ina awọn ọpọ makirowefu (Aworan 2). Nipa abẹrẹ taara awọn ifihan agbara ipo igbohunsafẹfẹ giga sinu lesa semikondokito, tabi nipa lilo oluyipada-alakoso LinBO3, awọn ifihan agbara opiti pupọ ti awọn igbohunsafẹfẹ oriṣiriṣi pẹlu aye igbohunsafẹfẹ dogba le ṣe ipilẹṣẹ, tabi awọn combs igbohunsafẹfẹ opitika. Nitoribẹẹ, ọna ti o wọpọ lati gba comb igbohunsafẹfẹ opitika pupọ julọ ni lati lo lesa titiipa ipo kan. Eyikeyi awọn ifihan agbara comb meji ninu combi igbohunsafẹfẹ opiti ti ipilẹṣẹ ni a yan nipasẹ sisẹ ati itasi sinu lesa 1 ati 2 ni atele lati mọ igbohunsafẹfẹ ati titiipa alakoso ni atele. Nitori awọn alakoso laarin awọn ti o yatọ comb awọn ifihan agbara ti awọn opitika igbohunsafẹfẹ comb jẹ jo idurosinsin, ki awọn ojulumo alakoso laarin awọn meji lesa jẹ idurosinsin, ati ki o si nipa awọn ọna ti iyato igbohunsafẹfẹ bi apejuwe ṣaaju ki o to, awọn olona-agbo igbohunsafẹfẹ makirowefu ifihan agbara ti awọn opitika igbohunsafẹfẹ comb oṣuwọn atunwi le ti wa ni gba.
Ṣe nọmba 2. Aworan atọka ti awọn ifihan agbara ilọpo meji ti makirowefu ti ipilẹṣẹ nipasẹ titiipa igbohunsafẹfẹ abẹrẹ.
Ọna miiran lati dinku ariwo alakoso ibatan ti awọn lesa meji ni lati lo PLL opitika esi odi, bi o ṣe han ni Nọmba 3.
Nọmba 3. Aworan atọka ti OPL.
Ilana ti PLL opitika jẹ iru si ti PLL ni aaye ti ẹrọ itanna. Iyatọ alakoso ti awọn lasers meji jẹ iyipada sinu ifihan agbara itanna nipasẹ olutọpa fọto (deede si aṣawari alakoso), ati lẹhinna iyatọ alakoso laarin awọn lasers meji ni a gba nipasẹ ṣiṣe iyatọ iyatọ pẹlu orisun ifihan agbara makirowefu itọkasi, eyiti o jẹ imudara. ati filtered ati lẹhinna jẹun pada si ẹyọ iṣakoso igbohunsafẹfẹ ti ọkan ninu awọn lesa (fun awọn lasers semikondokito, o jẹ lọwọlọwọ abẹrẹ). Nipasẹ iru iṣipopada iṣakoso esi odi, ipo igbohunsafẹfẹ ibatan laarin awọn ifihan agbara lesa meji ti wa ni titiipa si ifihan agbara makirowefu itọkasi. Ifihan agbara opiti apapọ le jẹ tan kaakiri nipasẹ awọn okun opiti si olutọpa fọto ni ibomiiran ati yi pada si ifihan makirowefu kan. Ariwo alakoso abajade ti ifihan makirowefu fẹrẹ jẹ kanna bi ti ifihan itọkasi laarin bandiwidi ti lupu esi odi titiipa alakoso. Ariwo alakoso ni ita bandiwidi jẹ dogba si ariwo alakoso ojulumo ti atilẹba awọn laser meji ti ko ni ibatan.
Ni afikun, orisun ifihan makirowefu itọkasi tun le yipada nipasẹ awọn orisun ifihan agbara miiran nipasẹ ilọpo ilọpo igbohunsafẹfẹ, igbohunsafẹfẹ pipin, tabi sisẹ igbohunsafẹfẹ miiran, ki ifihan agbara makirowefu kekere le jẹ isodipupo, tabi yipada si RF igbohunsafẹfẹ giga, awọn ifihan THz.
Ti a ṣe afiwe si titiipa igbohunsafẹfẹ abẹrẹ le gba ilọpo igbohunsafẹfẹ nikan, awọn losiwajulosehin titiipa ni irọrun diẹ sii, o le ṣe agbejade awọn igbohunsafẹfẹ lainidii ti o fẹrẹẹ jẹ, ati dajudaju diẹ sii idiju. Fun apẹẹrẹ, awọn opitika igbohunsafẹfẹ comb ti ipilẹṣẹ nipasẹ awọn photoelectric modulator ni Figure 2 ti wa ni lo bi awọn ina, ati awọn opitika ipele-pa lupu ti lo lati selectively tii awọn igbohunsafẹfẹ ti awọn meji lesa si awọn meji opitika comb awọn ifihan agbara, ati ki o si ina. awọn ifihan agbara-igbohunsafẹfẹ nipasẹ igbohunsafẹfẹ iyatọ, bi o ti han ni Nọmba 4. f1 ati f2 jẹ awọn ifihan agbara itọkasi ti PLLS meji ni atele, ati ifihan makirowefu ti N * frep + f1 + f2 le ṣe ipilẹṣẹ nipasẹ igbohunsafẹfẹ iyatọ laarin meji lesa.
Ṣe nọmba 4. Aworan atọka ti ṣiṣẹda awọn igbohunsafẹfẹ lainidii nipa lilo awọn combs igbohunsafẹfẹ opiti ati PLLS.
3. Lo lesa pulse ti o ni titiipa ipo lati ṣe iyipada ifihan agbara pulse opitika sinu ifihan agbara makirowefu nipasẹolutayo.
Anfani akọkọ ti ọna yii ni pe ifihan kan pẹlu iduroṣinṣin igbohunsafẹfẹ ti o dara pupọ ati ariwo alakoso kekere le ṣee gba. Nipa titiipa igbohunsafẹfẹ ti lesa si atomiki iduroṣinṣin pupọ ati iwoye iyipada molikula, tabi iho opiti iduroṣinṣin to gaju, ati lilo eto imukuro igbohunsafẹfẹ ti ilọpo meji ti ara ẹni ati awọn imọ-ẹrọ miiran, a le gba ifihan pulse opiti iduroṣinṣin pupọ pẹlu igbohunsafẹfẹ atunwi iduroṣinṣin pupọ, nitorinaa lati gba ifihan makirowefu pẹlu ariwo alakoso kekere-kekere. olusin 5.
Nọmba 5. Ifiwera ti ariwo alakoso ibatan ti awọn orisun ifihan agbara oriṣiriṣi.
Bibẹẹkọ, nitori iwọn atunwi pulse jẹ iwọn inversely si gigun iho ti ina lesa, ati ina ina-titiipa ipo ibile jẹ nla, o nira lati gba awọn ifihan agbara igbohunsafẹfẹ giga giga taara. Ni afikun, iwọn, iwuwo ati agbara agbara ti awọn lesa pulsed ibile, ati awọn ibeere ayika lile, ṣe opin awọn ohun elo yàrá akọkọ wọn. Lati bori awọn iṣoro wọnyi, iwadii ti bẹrẹ laipẹ ni Amẹrika ati Jamani ni lilo awọn ipa ti kii ṣe laini lati ṣe ina awọn combs opiti iduro-iduroṣinṣin ni kekere pupọ, awọn cavities opitika ipo chirp didara giga, eyiti o jẹ ki o ṣe ina awọn ifihan agbara alariwo kekere-igbohunsafẹfẹ giga.
4. opto itanna oscillator, olusin 6.
Nọmba 6. Aworan atọka ti fọtoelectric pọ oscillator.
Ọkan ninu awọn ọna ibile ti ṣiṣẹda awọn microwaves tabi awọn lasers ni lati lo ipadabọ ti ara ẹni ni pipade lupu, niwọn igba ti ere ti o wa ninu lupu pipade tobi ju isonu lọ, oscillation ti ara ẹni ti o ni itara le gbe awọn microwaves tabi awọn lasers. Ti o ga ni ifosiwewe didara Q ti lupu pipade, kere si ipele ifihan ti ipilẹṣẹ tabi ariwo igbohunsafẹfẹ. Lati le ṣe alekun ifosiwewe didara ti lupu, ọna taara ni lati mu gigun lupu pọ si ati dinku isonu itankale. Bibẹẹkọ, lupu gigun le nigbagbogbo ṣe atilẹyin iran ti awọn ipo pupọ ti oscillation, ati pe ti o ba ṣafikun àlẹmọ-bandwidth dín, ami-igbohunsafẹfẹ kekere-ariwo makirowefu oscillation le ṣee gba. Photoelectric pelu oscillator jẹ orisun ifihan agbara makirowefu ti o da lori imọran yii, o jẹ lilo ni kikun ti awọn abuda ipadanu isodi kekere ti okun, ni lilo okun to gun lati mu ilọsiwaju iye Q lupu, le ṣe ifihan ifihan makirowefu pẹlu ariwo alakoso kekere pupọ. Niwọn igba ti a ti dabaa ọna naa ni awọn ọdun 1990, iru oscillator yii ti gba iwadii lọpọlọpọ ati idagbasoke pupọ, ati pe awọn oscillators fọtoelectric ti iṣowo lọwọlọwọ wa. Laipẹ diẹ, awọn oscillators fọtoelectric ti awọn igbohunsafẹfẹ rẹ le ṣe tunṣe lori iwọn jakejado ti ni idagbasoke. Iṣoro akọkọ ti awọn orisun ifihan agbara makirowefu ti o da lori faaji yii ni pe lupu naa gun, ati ariwo ninu sisan ọfẹ rẹ (FSR) ati igbohunsafẹfẹ ilọpo meji rẹ yoo pọ si ni pataki. Ni afikun, awọn paati fọtoelectric ti a lo jẹ diẹ sii, iye owo naa ga, iwọn didun naa nira lati dinku, ati okun to gun jẹ ifarabalẹ si idamu ayika.
Awọn loke ni ṣoki ṣafihan awọn ọna pupọ ti iran photoelectron ti awọn ifihan agbara makirowefu, ati awọn anfani ati awọn aila-nfani wọn. Nikẹhin, lilo awọn photoelectrons lati ṣe agbejade makirowefu ni anfani miiran ni pe ifihan agbara opiti le pin kaakiri nipasẹ okun opiti pẹlu isonu kekere pupọ, gbigbe ijinna pipẹ si ebute lilo kọọkan ati lẹhinna yipada si awọn ifihan agbara makirowefu, ati agbara lati koju itanna eletiriki. kikọlu ti wa ni significantly dara si ju ibile itanna irinše.
Kikọ nkan yii jẹ pataki fun itọkasi, ati ni idapo pẹlu iriri iwadii ti onkọwe ati iriri ni aaye yii, awọn aiṣedeede ati ailagbara wa, jọwọ loye.
Akoko ifiweranṣẹ: Jan-03-2024