Optoelektronîkên mîkropêlan, wek ku ji navê xwe diyar dike, hevberdana mîkropêl ûoptoelektronîk. Mîkropêl û pêlên ronahiyê pêlên elektromagnetîk in, û frekans gelek rêzikên mezinahiyê cûda ne, û pêkhate û teknolojiyên ku di warên wan ên têkildar de hatine pêşve xistin pir cûda ne. Bi hev re, em dikarin ji hev sûd werbigirin, lê em dikarin serîlêdan û taybetmendiyên nû yên ku bi rêzdarî bi zehmet têne fêm kirin bistînin.
Ragihandina optîkîmînakek sereke ya berhevkirina mîkropêl û fotoelektronan e. Têkiliya bêtêlê ya destpêkê ya têlefon û têlegrafê, hilberîn, belavbûn û wergirtina sînyalan, hemî amûrên mîkropêl têne bikar anîn. Pêlên elektromagnetîk ên bi frekansa nizm di destpêkê de têne bikar anîn ji ber ku qada frekansê piçûk e û kapasîteya kanalê ya veguheztinê piçûk e. Çareserî ew e ku frekansa sînyala hatî veguheztin zêde bibe, frekansa bilindtir be, ew qas çavkaniyên spektrumê pirtir be. Lê sînyala frekansa bilind a di windabûna belavbûna hewayê de mezin e, lê di heman demê de hêsan e ku ji hêla astengiyan ve were asteng kirin. Ger kablo tê bikar anîn, windakirina kabloyê mezin e, û veguhestina dûr û dirêj pirsgirêkek e. Derketina ragihandina fibera optîkî ji van pirsgirêkan re çareseriyek baş e.Fiber optîkwindabûna veguheztinê pir kêm e û ji bo veguheztina sînyalan li ser dûrên dirêj hilgirek hêja ye. Rêjeya frekansa pêlên ronahiyê ji ya mîkro pêlên pir mezintir e û dikare gelek kanalên cihêreng bi hevdemî veguhezîne. Ji ber van avantajênveguhestina optîkî, danûstendina fîbera optîkî bûye bingeha ragihandina agahdariya îro.
Têkiliya optîkî xwedan dîrokek dirêj e, lêkolîn û serîlêdan pir berfireh û gihîştî ne, li vir ne bêtir gotin e. Ev kaxez bi giranî naveroka lêkolîna nû ya optoelektronîkên mîkro di van salên dawî de ji bilî ragihandina optîkî destnîşan dike. Optoelektronîkên mîkropêl bi piranî rêbaz û teknolojiyên di warê optoelektronîkê de wekî hilgir bikar tîne da ku çêtir bike û bigihîje performans û serîlêdana ku bi hêmanên elektronîkî yên mîkro-pêla kevneşopî bigihîje dijwar e. Ji perspektîfa serîlêdanê, ew bi piranî sê aliyên jêrîn vedigire.
Ya yekem karanîna optoelektronîkê ye ku ji band-X-ê heya band THz-ê bi performansa bilind, îşaretên mîkro-deng kêm çêbike.
Ya duyemîn, pêvajoykirina sînyala mîkro. Di nav de dereng, fîlterkirin, veguheztina frekansê, wergirtin û hwd.
Ya sêyemîn, veguhestina sînyalên analog.
Di vê gotarê de, nivîskar tenê beşa yekem, hilberîna sînyala mîkrojenê destnîşan dike. Pêla mîlîmetra mîkropêla kevneşopî bi piranî ji hêla iii_V pêkhateyên mîkroelektronîkî ve tê hilberandin. Sînorên wê van xalên jêrîn hene: Yekem, ji frekansên bilind ên wekî 100GHz li jor, mîkroelektronîkên kevneşopî dikarin kêmtir û kêmtir hêzê hilberînin, bi frekansa bilindtir nîşana THz, ew nikarin tiştek bikin. Ya duyemîn, ji bo kêmkirina dengê qonaxê û baştirkirina aramiya frekansê, pêdivî ye ku cîhaza orjînal li hawîrdorek germahiya pir kêm were danîn. Ya sêyem, dijwar e ku meriv bi rengek berfireh veguherîna frekansa modulasyona frekansê bi dest bixe. Ji bo çareserkirina van pirsgirêkan, teknolojiya optoelektronîk dikare rolek bilîze. Rêbazên sereke li jêr têne diyar kirin.
1. Di nav frekansa cudahiya du îşaretên lazerê yên frekansa cihêreng de, wekî ku di Xiflteya 1-ê de tê xuyang kirin, fotodetektorek bi frekansa bilind tê bikar anîn da ku îşaretên mîkro biguhezîne.
Figure 1. Diyagrama şematîkî ya mîkro pêlên ku ji hêla frekansa cudahiya duyan ve hatî çêkirinlaser.
Feydeyên vê rêbazê strukturek hêsan e, dikare pêla mîlîmetreya bi frekansa pir bilind û tewra nîşana frekansa THz-ê jî biafirîne, û bi verastkirina frekansa lazerê dikare rêjeyek mezin a veguheztina frekansa bilez, frekansa şilandinê pêk bîne. Kêmasî ev e ku firehiya xetê an dengê qonaxê ya sînyala frekansa cihêreng a ku ji hêla du îşaretên lazerê yên negirêdayî ve têne hilberandin nisbeten mezin e, û îstîqrara frekansê ne zêde ye, nemaze heke lazerek nîvconductor bi cildek piçûk lê firehiya xetê ya mezin (~ MHz) be. bikaranîn. Ger hewcedariyên qebareya giraniya pergalê ne zêde ne, hûn dikarin laserên statûya zexm (~ kHz) bikar bînin,lazerên fiber, valahîya dervelazerên nîvconductorDigel vê yekê, du awayên cihêreng ên îşaretên lazerê yên ku di heman valahiya lazerê de têne hilberandin jî dikarin werin bikar anîn da ku frekansa cûdahiyê çêbike, da ku performansa aramiya frekansa mîkropêla pir çêtir bibe.
2. Ji bo çareserkirina pirsgirêka ku du lazer di rêbaza berê de nehevgirtî ne û dengê qonaxa sînyala hatî hilberandin pir mezin e, hevrêziya di navbera her du lazeran de dikare bi rêbaza girtina qonaxa girtina frekansa derzîlêdanê an qonaxa vegerandina neyînî were bidestxistin. kilîtkirina circuit. Wêneyê 2 serîlêdanek tîpîk a girtina derzîlêdanê nîşan dide ku pirjimarên mîkropêlan çêbike (Wêne 2). Bi rasterast derzîlêdana îşaretên frekansa bilind di lazerek nîvconductor de, an bi karanîna modulatorek qonaxa LinBO3, gelek îşaretên optîkî yên frekansên cihêreng bi cîhê frekansa wekhev re dikarin werin hilberandin, an jî komikên frekansa optîkî. Bê guman, rêbaza ku bi gelemperî tê bikar anîn ji bo bidestxistina frekansek frekansa optîkî ya fireh ev e ku meriv lazerek bi moda kilîtkirî bikar bîne. Her du îşaretên komê yên di komika frekansa optîkî ya hatî hilberandin de ji hêla fîlterkirinê ve têne hilbijartin û bi rêzê ve di lazer 1 û 2 de têne derzî kirin da ku bi rêzê ve frekans û girtina qonaxê pêk were. Ji ber ku qonaxa di navbera îşaretên cihêreng ên frekansa optîkî de bi rêkûpêk aram e, ji ber vê yekê qonaxa têkildar a di navbera her du lazeran de aram e, û dûv re bi rêbaza frekansa cudahiyê ya ku berê hatî destnîşan kirin, nîşana mîkropêla frekansa pir-qatî ya rêjeya dubarekirina frekansa optîkî dikare were bidestxistin.
Wêne 2. Diyagrama şematîkî ya sînyala ducarkirina frekansa mîkropêla ku ji hêla girtina frekansa derzîlê ve hatî çêkirin.
Rêyek din a kêmkirina dengê qonaxa têkildar a du lazeran ev e ku meriv PLL-ya optîkî ya negatîf bikar bîne, wekî ku di Figure 3 de tê xuyang kirin.
jimar 3. Diagrama Schematic ya OPL.
Prensîba PLL ya optîkî di warê elektronîkî de mîna ya PLL-ê ye. Cûdahiya qonaxê ya her du lazeran ji hêla fotodetektorek (wek dedektorek qonaxê) ve vediguhere sînyalek elektrîkî, û dûv re cûdahiya qonaxê di navbera her du lazeran de bi çêkirina frekansek cûda bi çavkaniyek sînyala mîkropêla referansê, ku tê zêdekirin, tête peyda kirin. û tê fîltrekirin û dûv re vedigere yekîneya kontrolkirina frekansê ya yek ji lazeran (ji bo lazerên nîvconductor, ew herika derzîlêdanê ye). Bi rêgezek kontrolê ya negatîf a negatîf ve, qonaxa frekansa têkildar a di navbera her du nîşaneyên lazerê de li nîşana mîkropêla referansê tê girtin. Dûv re sînyala optîkî ya hevgirtî dikare bi fîberên optîkî veguhezîne detektorek wêneyek cîhek din û veguhezîne nîşanek mîkro. Dengê qonaxê ya encam a sînyala mîkro hema hema wekî ya sînyala referansê ye di nav berfê ya lûleya negatîf a kilîtkirî ya qonaxê de. Dengê qonaxê li derveyî firehiya bandê bi dengê qonaxa têkildar a du lazerên orîjînal ên negirêdayî ye.
Digel vê yekê, çavkaniya nîşana mîkropêla referansê jî dikare ji hêla çavkaniyên îşaretek din ve bi ducarkirina frekansê, frekansa dabeşker, an pêvajoyek din a frekansê ve were veguheztin, da ku nîşana mîkropêla frekansa jêrîn pir ducar bibe, an jî veguhezîne nîşaneyên frekansa bilind RF, THz.
Li gorî girtina frekansa derzîlêdanê tenê dikare duqatkirina frekansê bi dest bixe, lûpên kilîtkirî yên qonaxê maqûltir in, dikarin hema hema frekansên kêfî hilberînin, û bê guman tevlihevtir. Mînakî, komika frekansa optîkî ya ku ji hêla modulatorê fotoelektrîkî ve di Figure 2 de hatî çêkirin wekî çavkaniya ronahiyê tê bikar anîn, û lûleya qonax-girtî ya optîkî tê bikar anîn da ku bi bijartî frekansa du lazeran li du îşaretên komê yên optîkî bigire, û dûv re çêbike. îşaretên frekansa bilind bi riya frekansa cudahiyê, wekî ku di jimar 4 de tê xuyang kirin. f1 û f2 bi rêzê ve frekansên sînyala referansê yên her du PLLS ne, û sînyalek mîkropêla N*frep+f1+f2 dikare ji hêla frekansa cudahiya di navbera du lazer.
Wêne 4. Diyagrama şematîkî ya çêkirina frekansên kêfî yên bi karanîna komikên frekansa optîkî û PLLS.
3. Lazera pêla kilîtkirî ya bi modê bikar bînin da ku bi navgîniya îşareta pêla optîkî veguhezînin sînyala mîkrofotodetektor.
Feydeya sereke ya vê rêbazê ev e ku sînyalek bi îstîqrara frekansa pir baş û dengê qonaxa pir kêm dikare were bidestxistin. Bi kilîtkirina frekansa lazerê li ser spektromek veguheztina atomî û molekulî ya pir bi îstîqrar, an valahiyek optîkî ya zehf bi îstîqrar, û karanîna veguheztina frekansê ya pergala rakirina frekansa xwe-ducarî û teknolojiyên din, em dikarin îşaretek pêlêdana optîkî ya pir stabîl bi dest bixin. frekansek dubarekirinê ya pir bi îstîqrar, da ku îşaretek mîkropêlê bi dengê qonaxa ultra-kêm bistîne. jimar 5.
jimar 5. Berawirdkirina dengê qonaxa nisbî ya çavkaniyên sînyala cuda.
Lêbelê, ji ber ku rêjeya dubarekirina pulsê berevajî dirêjahiya valahiya lazerê ye, û lazera kevneşopî ya bi moda kilîtkirî mezin e, dijwar e ku meriv rasterast nîşanên mîkropêla frekansa bilind bistîne. Digel vê yekê, mezinahî, giranî û xerckirina enerjiyê ya lazerên pêlkirî yên kevneşopî, û her weha hewcedariyên tund ên hawîrdorê, serîlêdanên wan ên laboratîfê bi giranî sînordar dikin. Ji bo derbaskirina van dijwariyan, lêkolînê di van demên dawî de li Dewletên Yekbûyî û Elmanyayê dest pê kir ku bandorên nehêle bikar tîne da ku di kavilên optîkî yên pir piçûk, bi moda çirp-kalîteya bilind de şilavên optîkî yên domdar biafirîne, ku di encamê de îşaretên mîkro-deng kêm-bi frekansa bilind çêdikin.
4. opto oscilatorê elektronîkî, jimar 6.
Wêne 6. Diyagrama şematîkî ya oscilatora hevgirtî ya fotoelektrîkê.
Yek ji rêbazên kevneşopî yên hilberîna mîkropêlan an lazeran ev e ku meriv pêlek girtî bikar bîne, heya ku qezenca di lûleya girtî de ji windabûnê mezintir be, osîlasyona xwe-heyecan dikare mîkro pêlan an lazeran çêbike. Faktora kalîteyê Q ya lûleya girtî çiqasî bilindtir be, qonaxa sînyala hilberandî an dengê frekansê piçûktir dibe. Ji bo zêdekirina faktora kalîteyê ya lûkê, riya rasterast ev e ku dirêjahiya lûkê zêde bike û windabûna belavbûnê kêm bike. Lêbelê, pêlek dirêjtir dikare bi gelemperî piştgirî bide hilberîna gelek awayên oscilasyonê, û heke parzûnek band-bandê ya teng were zêdekirin, îşaretek oscilasyona mîkro-pêla dengek kêm-frekansek dikare were bidestxistin. Osîlatora hevgirtî ya fotoelektrîkî çavkaniyek nîşana mîkropêlê ye ku li ser bingeha vê ramanê ye, ew bi tevahî taybetmendiyên windabûna belavbûna kêm a fîberê bikar tîne, bi karanîna fîberek dirêjtir ji bo baştirkirina nirxa qûna Q, dikare îşaretek mîkropêl bi dengê qonaxek pir kêm hilberîne. Ji ber ku rêbaz di salên 1990-an de hate pêşniyar kirin, ev celeb oscilator lêkolînek berfireh û pêşkeftinek berbiçav wergirtiye, û niha oscilatorên fotoelektrîkî yên bazirganî hene. Di van demên dawî de, oscilatorên fotoelektrîkî yên ku frekansên wan dikarin di navberek berfireh de werin sererast kirin hatine pêşve xistin. Pirsgirêka sereke ya çavkaniyên sînyala mîkroyê ku li ser bingeha vê mîmariyê ye ev e ku lûp dirêj e, û deng di herikîna wê ya belaş (FSR) û frekansa wê ya ducar de dê bi girîngî zêde bibe. Wekî din, hêmanên fotoelektrîkî yên ku têne bikar anîn pirtir in, lêçûn zêde ye, kêmkirina hejmûnê dijwar e, û fîbera dirêjtir ji tevliheviya hawîrdorê hesastir e.
Li jor bi kurtî çend awayên hilberîna fotoelektronên nîşaneyên mîkropêl, û hem jî awantaj û dezawantajên wan destnîşan dike. Di dawiyê de, karanîna fotoelektronan ji bo hilberandina mîkro pêla xwedan avantajek din jî ev e ku sînyala optîkî dikare di nav fibera optîkî de bi windabûna pir kêm, veguheztina dûr û dirêj li her termînalê bikar bîne û dûv re veguhezîne sînyalên mîkropêl, û şiyana berxwedanê ya elektromagnetîk. mudaxele ji hêmanên elektronîkî yên kevneşopî bi girîngî çêtir dibe.
Nivîsandina vê gotarê bi giranî ji bo referansê ye, û digel ezmûn û ezmûna lêkolînê ya nivîskarê xwe ya di vî warî de, xeletî û nefermî hene, ji kerema xwe fêm bikin.
Dema şandinê: Jan-03-2024