Оптоэлектронный генератор

В оптоэлектронике оптоэлектронный генератор ( ОЭО ) — это схема , которая генерирует повторяющуюся электронную синусоидальную волну и/или модулированные оптические сигналы непрерывной волны.

Оптоэлектронный генератор основан на преобразовании непрерывной световой энергии лазера накачки в радиочастотные (РЧ), микроволновые или миллиметровые сигналы. OEO характеризуется очень высокой добротностью (Q) и стабильностью , а также другими функциональными характеристиками, которые нелегко достичь с помощью электронных генераторов . Его уникальное поведение является результатом использования электрооптических (E/O) и фотонных компонентов, которые обычно характеризуются высокой эффективностью, высокой скоростью и низкой дисперсией в микроволновом режиме.

В OEO фазовый шум генератора не увеличивается с увеличением частоты, что зависит от других реализаций электронных генераторов, таких как кварцевые генераторы , диэлектрические резонаторы , сапфировые резонаторы или воздушно-диэлектрические резонаторы.

История

OEO был введен в начале 1990-х годов. ^[1]

С тех пор ключевые свойства устройства постоянно совершенствуются.

Операция

Большинство OEO используют характеристики передачи оптического модулятора вместе с волоконно-оптической линией задержки для преобразования энергии света в стабильные, спектрально чистые радиочастотные/микроволновые опорные сигналы. Свет лазера вводится в электрооптический (E/O) модулятор, выходной сигнал которого проходит через длинное оптическое волокно и детектируется фотодетектором . Выходной сигнал фотодетектора усиливается , фильтруется и возвращается обратно в электрический порт модулятора. Эта конфигурация поддерживает автоколебания на частоте, определяемой длиной задержки волокна, настройкой смещения модулятора и полосовыми характеристиками фильтра. Он также обеспечивает как электрический, так и оптический выходы. Условия автоколебаний включают когерентное сложение частичных волн в каждом направлении вокруг контура и коэффициент усиления контура, превышающий потери для циркулирующих волн в контуре. Первое условие подразумевает, что все сигналы, которые отличаются по фазе от основного сигнала на несколько кратных 2π, могут поддерживаться. При этом частота колебаний ограничивается только характерной частотной характеристикой модулятора и настройкой фильтра, устраняющего все остальные устойчивые колебания. Второе условие подразумевает, что при достаточной входной мощности света автоколебания могут быть получены без необходимости использования ВЧ/СВЧ усилителя в контуре.

В OEO чипового масштаба используются оптические резонаторы режима шепчущей галереи , а не линия задержки. Оптические резонаторы типа шепчущей галереи представляют собой аксиально-симметричные диэлектрические структуры размером от десятков микрометров до нескольких миллиметров и могут улавливать свет в небольшом объеме. Моды являются решениями уравнения Максвелла и представляют собой волны, распространяющиеся вблизи поверхности резонаторных структур, по периметру. ^[2]

Теория

Добротность (Q) ОЭО определяется по центральной частоте резонатора f ₀ и групповой задержке $τ.$

Q={\omega _{0}\tau  \over 2}=\pi f_{0}{nL \over c_{0}},

где 𝑛 — показатель преломления, 𝐿 — длина оптического волокна, а c ₀ — скорость света в вакууме.

Использование

Высокопроизводительный OEO является ключевым элементом в различных приложениях, таких как

современные радиолокационные технологии,
аэрокосмическая техника,
каналы спутниковой связи,
навигационные системы,
точные метрологические измерения времени и частоты,
распределение эталонных часов, ^[3] и
высокоскоростные беспроводные каналы связи с оптической поддержкой, включая радиосвязь по оптоволокну .

См. также

Генератор линии задержки

Ссылки

^ RT Логан, Л. Малеки, М. Шадарам, «Стабилизация фазы генератора с использованием оптоволоконной линии задержки», в Proc. 45-летие. Симп. по регулированию частоты, стр. 508–512, май 1991 г.
^ Ильченко В.С., Миниатюрные генераторы на основе модовых резонаторов оптической шепчущей галереи, Симпозиум по управлению частотой, 2008 IEEE International, ISSN 1075-6787
^ Юрий Тратник, Примоз Лемут и Матьяз Видмар, «Оборудование для передачи времени и синхронизации для высокопроизводительных ускорителей частиц» , Informacije MIDEM, Том 42, № 2, стр. 115-122, 2012 г.

Внешние ссылки

[ref1-1] RT Логан, Л. Малеки, М. Шадарам, «Стабилизация фазы генератора с использованием оптоволоконной линии задержки», в Proc. 45-летие. Симп. по регулированию частоты, стр. 508–512, май 1991 г.

[2] Ильченко В.С., Миниатюрные генераторы на основе модовых резонаторов оптической шепчущей галереи, Симпозиум по управлению частотой, 2008 IEEE International, ISSN 1075-6787

[ref2-3] Юрий Тратник, Примоз Лемут и Матьяз Видмар, «Оборудование для передачи времени и синхронизации для высокопроизводительных ускорителей частиц» , Informacije MIDEM, Том 42, № 2, стр. 115-122, 2012 г.

[1]

[2]

[3]