Mikrouhinak optoelektronika, izenak dioen bezala, mikrouhinaren elkargunea da etaOptoelektronika. Mikrouhinak eta uhin argiak uhin elektromagnetikoak dira, eta maiztasunak magnitude desberdinak dira, eta dagozkien arloetan garatutako osagaiak eta teknologiak oso desberdinak dira. Konbinazioan, elkarrengandik aprobetxatu dezakegu, baina hurrenez hurren gauzatzeko zailak diren aplikazio eta ezaugarri berriak lor ditzakegu.
Komunikazio optikoaMikrouhinak eta fotoctrons konbinazioaren adibide nagusia da. Telefono goiztiarra eta telegrafiko haririk gabeko komunikazioak, seinaleen sorrera, hedapena eta harrera, erabilitako mikrouhin gailu guztiak. Maiztasun baxuko uhin elektromagnetikoak hasieran erabiltzen dira maiztasun-tartea txikia delako eta transmisiorako kanalaren gaitasuna txikia delako. Irtenbidea transmititutako seinalearen maiztasuna areagotzea da, zenbat eta maiztasun handiagoa izan, orduan eta espektro gehiago. Baina aireko hedapen galeraren maiztasun handiko seinalea handia da, baina errazak dira oztopoek blokeatuta. Kablea erabiltzen bada, kablea galtzea handia da, eta ibilbide luzeko transmisioa arazoa da. Zuntz optikoko komunikazioa sortzea arazo horien konponbide ona da.Zuntz optikoaTransmisio galera oso baxua du eta garraiolari bikaina da distantzia luzeetan seinaleak transmititzeko. Argi uhinen maiztasuna mikrouhinak baino askoz ere handiagoa da eta aldi berean hainbat kanal transmititu ditzake. Abantaila horiengatikTransmisio optikoa, zuntz optikoa komunikazioa gaur egungo informazioaren transmisioaren ardatz bihurtu da.
Komunikazio optikoak historia luzea du, ikerketa eta aplikazioa oso zabala eta heldua da, hemen ez da gehiago esatea. Artikulu honek, batez ere, mikrouhin-doptoelektronikoen ikerketa-eduki berria aurkezten du komunikazio optikoa baino azken urteotan. Mikrouhinetako optoelektronikoek, batez ere, optoelektronikaren eremuan metodoak eta teknologiak erabiltzen dituzte garraiolari gisa hobetzeko eta mikrouhin-osagai tradizionalekin lortutako errendimendua eta aplikazioa lortzeko. Aplikazioaren ikuspegitik, honako hiru alderdi biltzen ditu batez ere.
Lehena optoelektronika erabiltzea da errendimendu handiko, zarata baxuko mikrouhin-seinaleak sortzeko, X-Band-etik Thz Bandera.
Bigarren, mikrouhin seinaleen tratamendua. Atzerapena, iragazkia, maiztasun bihurtzea, jasotzea eta abar barne.
Hirugarrena, seinale analogikoen transmisioa.
Artikulu honetan, egileak lehen zatia soilik aurkeztu du, mikrouhin seinaleen sorrera. Mikrouhin-milimetroko olatu tradizionala iii_v osagai mikroelektronikoek sortzen dute batez ere. Bere mugak honako puntu hauek dituzte: lehenik, 100Ghz goiko maiztasun altuak, ohiko mikroelektronika tradizionalak energia gutxiago eta gutxiago sor dezake, maiztasun handiko thz seinalera, ezin dute ezer egin. Bigarrena, faseko zarata murrizteko eta maiztasun egonkortasuna hobetzeko, jatorrizko gailua oso tenperatura oso baxuan kokatu behar da. Hirugarrena, zaila da maiztasun modulazio maiztasuneko bihurketa sorta zabala lortzea. Arazo horiek konpontzeko, teknologia optoelektronikoak rol bat izan dezake. Jarraian deskribatzen dira metodo nagusiak.
1.. Bi maiztasun laserren seinale desberdinen maiztasunaren bidez, maiztasun handiko fotodetektorea erabiltzen da mikrouhin-seinaleak bihurtzeko, 1. irudian erakusten den moduan.
1. irudia. Bi maiztasun desberdintasunak sortutako mikrouhin-diagrama eskematikoalaserrak.
Metodo honen abantailak egitura sinpleak dira, maiztasun handiko milimetroko olatua eta baita Thz maiztasun seinalea ere sor ditzake eta laserraren maiztasuna doituz maiztasun azkarreko bihurketa sorta zabala egin dezake, miaketa maiztasuna. Desabantaila da loturiko laserreko bi seinaleek sortutako maiztasuneko seinalearen zarata edo fasearen zarata nahiko handia dela eta maiztasunaren egonkortasuna ez dela altua, batez ere Laser erdieroale bat bolumen txikia baizik eta lerro zabalera handia (~ MHz). Sistemaren pisuaren bolumen eskakizunak ez badira altuera, zarata baxua (~ kHz) estatu solido laserrak erabil ditzakezu,Zuntz laserrak, kanpoko barrunbeaLaserra erdieroaleaketa abar, gainera, laser barrunbe berean sortutako laser seinaleen bi modu desberdin ere erabil daitezke desberdintasun maiztasuna sortzeko, mikrouhin maiztasuneko egonkortasunaren errendimendua asko hobetu dadin.
2. Aurreko metodoaren bi laserrak koherenteak diren arazoa konpontzeko eta sortutako zarata fasea handiegia da, bi laserraren arteko koherentzia injekzio maiztasuneko blokeo fasearen blokeatze metodoa edo fase negatiboaren blokeatze-zirkuitua lor daiteke. 2. irudian injekzio blokeoaren aplikazio tipikoa erakusten da mikrouhin-multiploak sortzeko (2. irudia). Maiztasun handiko uneko seinaleak laser erdieroale bihurtuz zuzenean, edo LinBo3-faseko modulatzaile bat erabiliz, maiztasun berdineko tartea duten maiztasun desberdinen seinale optiko anitz sor daitezke, edo maiztasun orrazto optikoak. Jakina, espektroen maiztasun optikoko orrazia lortzeko erabiltzen den metodoa modu blokeatuaren laser bat erabiltzea da. Sortutako maiztasun optikoko orrazian edozein bi orraziko seinaleak hautatzen dira, hurrenez hurren, maiztasun eta fase blokeatzeak hurrenez hurren, 1. eta 2 laserra iragazi eta injektatuz. Maiztasun optikoaren orraziaren seinale desberdinen arteko fasea nahiko egonkorra delako, bi laserraren arteko fase erlatiboa egonkorra izan dadin, eta ondoren deskribatutako maiztasunaren metodoaren arabera, maiztasun mikrou-maiztasuneko mikrouhinaren seinalearen errepikapen tasa lor daiteke.
2. irudia. Injekzio maiztasunaren blokeatzeak sortutako mikrouhin maiztasuneko seinale bikoizketaren diagrama eskematikoa.
Bi laserren fase erlatiboa murrizteko beste modu bat da feedback optikozko PLL negatiboa erabiltzea, 3. irudian erakusten den moduan.
3. irudia. OPL-ren diagrama eskematikoa.
PLL optikoaren printzipioa Elektronika arloan PLLren antzekoa da. Bi laserraren fasearen aldea fototetore batek (fasearen detektagailu baten baliokidea bihurtzen da) eta, ondoren, bi laserraren arteko aldea da. Feedback kontrol-begizta negatibo baten bidez, bi laserren seinaleen arteko maiztasun fase erlatiboa erreferentziako mikrouhin-seinaleetara blokeatuta dago. Seinale optiko konbinatua zuntz optikoen bidez transmititu daiteke beste nonbait fotodetektoraino eta mikrouhin seinale bihurtu da. Mikrouhin-seinalearen zarata fasearen zarata ia erreferentziaren seinalea da, fasean blokeatutako feedback begiztaren banda zabaleraren barruan. Banda zabaleraren kanpoko zarata fasea jatorrizko bi laserraren jatorrizko bi zarataren zarata erlatiboaren berdina da.
Gainera, erreferentziako mikrouhin-iturriak beste seinale iturri batzuek ere bihur daitezke maiztasun bikoiztuz, zatitzaileen maiztasunaren bidez edo beste maiztasun prozesatzean, maiztasun txikiagoko mikrouhin-seinalea multidoututa egon dadin, edo maiztasun handiko RF, Thz-ren seinaleak bihurtu daitezke.
Injekzio maiztasunarekin alderatuta, maiztasunarekin alderatuta, maiztasuna bikoiztu egin daiteke, fase-blokeatutako begiztak malguagoak dira, maiztasun ia arbitrarioak sor ditzakete, eta, noski, konplexuagoak izan daitezke. Adibidez, 2. irudiko modulatzaile fotoelektrikoaren orraztasun optikoa bi laserraren maiztasuna erabiltzen da, eta, ondoren, bi laserraren blokeo-bueltan bi laserraren maiztasuna blokeatzeko erabiltzen da, maiztasun handiko bi seinaleen maiztasuna blokeatzeko. F1 eta F2 4. irudian agertzen diren moduan, hiru plls hurrenez hurren, eta mikrouhin seinaleen seinaleak dira N * FREP + F1 + F2 bi laserraren arteko maiztasun desberdintasunak sor daitezke.
4. irudia. Maiztasun arbitrarioak sortzeko eskematiko-eskemaren maiztasun orraztarriak eta plls erabiliz.
3. Erabili modua blokeatutako pultsu laser bidez pultsu seinale optikoa mikrouhin seinale bihurtzekofotodetector.
Metodo honen abantaila nagusia maiztasuneko egonkortasun oso ona eta fase oso baxuko zarata lor daiteke. Laserraren maiztasuna trantsizio-espektro atomiko eta molekular oso egonkorra edo oso egonkorra den barrunea eta auto-bikoizketa-sistemaren maiztasuneko maiztasuneko maiztasuna eta bestelako teknologiak erabiltzea, pultsu seinale optiko oso egonkorra lor dezakegu, errepikapen maiztasun oso egonkorra duen mikrouhin-seinalea lortzeko. 5. irudia.
5. irudia. Seinale iturri desberdinen zarata erlatiboaren konparazioa.
Hala ere, pultsu errepikapen tasa laserraren barrunbearen luzera alderantziz proportzionala delako eta modu tradizionala blokeatutako laserra oso handia da, oso zaila da maiztasun handiko mikrouhin-seinaleak lortzea zuzenean. Gainera, laserra pultsatu tradizionalen tamaina, pisua eta energia kontsumoa, baita ingurumen-eskakizun gogorrak ere, laborategiko aplikazioak mugatzen dituzte batez ere. Zailtasun horiek gainditzeko, ikerketa ez-linealak erabiltzen hasi berri dira, maiztasuneko efektuak erabiltzen dituztenak, maiztasun egonkor egonkorrak sortzeko, kalitate handiko CHIRP modu oso txikian. Barrunbe optikoetan.
4. Opto oszilatzaile elektronikoa, 6. irudia.
6. irudia. Osziladore fotoelektrikoaren diagrama eskematikoa.
Mikrouhinak edo laserrak sortzeko metodo tradizionaletako bat auto-iritzia itxita erabiltzea da, betiere begizta itxiko irabazia galera baino handiagoa den bitartean, auto-hunkituta oszilazioak mikrouhinak edo laserrak sor ditzake. Kalitatearen kalitate faktorea zenbat eta kalitate itxia izan, orduan eta txikiagoa da seinalearen fasea edo maiztasun zarata txikiagoa. Begiztaren kalitate faktorea handitzeko, modu zuzena begiztaren luzera handitzea da eta hedapen galera gutxitzea da. Hala ere, begizta luzeago batek oszilazio modu anitzen sorrera lagun dezake, eta banda zabaleko iragazki bat gehitzen bada, maiztasun bakarreko mikrouhinak oszilazio seinalea lor daiteke. Osziladore fotoelektrikoa Ideia honen arabera mikrouhin-seinale iturria da, zuntzaren hedapen galera-galeraren ezaugarrien erabilera osoa da, begizta Q balioa hobetzeko zuntz luzeagoa erabiliz, mikrouhin seinale bat sor dezake fase oso txikiko zaratarekin. Metodoa 1990eko hamarkadan proposatu zenetik, osziladore mota honek ikerketa zabala eta garapen handia jaso du eta gaur egun Fotoelektrikoko osziladoreen fotoelektriko komertzialak daude. Duela gutxi, osziladore fotoelektrikoak zeinen maiztasunak sorta zabal baten bidez egokitu daitezke. Arkitektura honetan oinarritutako mikrouhin seinaleen iturrien arazo nagusia begizta luzea dela da, eta zarata bere fluxu librearen (FSR) eta bere maiztasun bikoitza nabarmen handituko dela. Horrez gain, erabilitako osagai fotoelektrikoak gehiago dira, kostua handia da, bolumena murrizteko zaila da, eta zuntz luzeagoa ingurumenaren asaldurekiko sentikorragoa da.
Goikoak laburki aurkezten ditu mikrouhin-seinaleen fotoelektroien sorrera, baita abantailak eta desabantailak ere. Azkenik, mikrouhin-etorriak sortzeko, fotoelektroek beste abantaila erabiltzeak zuntz optikoaren bidez banatu daitekeela oso galera baxua, ibilbide luzeko transmisioa erabiltzeko terminal bakoitzerako eta gero mikrouhin seinale bihurtzen da eta interferentzia elektromagnetikoei aurre egiteko gaitasuna osagai elektroniko tradizionalak baino nabarmen hobetzen dira.
Artikulu honen idazkera erreferentziarako da batez ere, eta egilearen ikerketa esperientziarekin eta arlo honetan esperientziarekin konbinatuta, zehaztasunak eta ulertzea da, ulertu.
Post ordua: 2012ko urtarrilak 03