קראַנט סיטואַציע און הייס ספּאַץ פון מייקראַווייוו סיגנאַל דור אין מייקראַווייוו אָפּטאָילעקטראָניקס

מייקראַווייוו אָפּטאָ עלעקטראָניק, ווי דער נאָמען סאַגדזשעס, איז די ינטערסעקשאַן פון מייקראַווייוו אוןאָפּטאָ עלעקטראָניק. מייקראַווייווז און ליכט כוואליעס זענען ילעקטראָומאַגנעטיק כוואליעס, און די פריקוואַנסיז זענען פילע אָרדערס פון מאַגנאַטוד אַנדערש, און די קאַמפּאָונאַנץ און טעקנאַלאַדזשיז דעוועלאָפּעד אין זייער ריספּעקטיוו פעלדער זענען זייער אַנדערש. אין קאָמבינאַציע, מיר קענען נוצן יעדער אנדערע, אָבער מיר קענען באַקומען נייַע אַפּלאַקיישאַנז און קעראַקטעריסטיקס וואָס זענען ריספּעקטיוולי שווער צו פאַרשטיין.

אָפּטיש קאָמוניקאַציעאיז אַ הויפּט ביישפּיל פון די קאָמבינאַציע פון ​​מייקראַווייווז און פאָטאָעלעקטראַנז. פרי טעלעפאָן און טעלעגראַף וויירליס קאָמוניקאַציע, די דזשענעריישאַן, פּראַפּאַגיישאַן און אָפּטראָג פון סיגנאַלז, אַלע געוויינט מייקראַווייוו דעוויסעס. נידעריק אָפטקייַט ילעקטראָומאַגנעטיק כוואליעס זענען טכילעס געניצט ווייַל די אָפטקייַט קייט איז קליין און די קאַנאַל קאַפּאַציטעט פֿאַר טראַנסמיסיע איז קליין. די לייזונג איז צו פאַרגרעסערן די אָפטקייַט פון די טראַנסמיטטעד סיגנאַל, די העכער די אָפטקייַט, די מער ספּעקטרום רעסורסן. אבער די הויך אָפטקייַט סיגנאַל אין די לופט פּראַפּאַגיישאַן אָנווער איז גרויס, אָבער אויך גרינג צו זיין אפגעשטעלט דורך מניעות. אויב די קאַבלע איז געניצט, די אָנווער פון די קאַבלע איז גרויס, און לאַנג-ווייַטקייט טראַנסמיסיע איז אַ פּראָבלעם. די ימערדזשאַנס פון אָפּטיש פיברע קאָמוניקאַציע איז אַ גוט לייזונג צו די פּראָבלעמס.אָפּטיש פיברעהאט זייער נידעריק טראַנסמיסיע אָנווער און איז אַ ויסגעצייכנט טרעגער פֿאַר טראַנסמיטינג סיגנאַלז איבער לאַנג דיסטאַנסאַז. די אָפטקייַט קייט פון ליכט כוואליעס איז פיל גרעסער ווי אַז פון מייקראַווייווז און קענען יבערשיקן פילע פאַרשידענע טשאַנאַלז סיימאַלטייניאַסלי. ווייַל פון די אַדוואַנטידזשיז פוןאָפּטיש טראַנסמיסיע, אָפּטיש פיברע קאָמוניקאַציע איז געווארן די באַקבאָון פון הייַנט ס אינפֿאָרמאַציע טראַנסמיסיע.
אָפּטיש קאָמוניקאַציע האט אַ לאַנג געשיכטע, פאָרשונג און אַפּלאַקיישאַן זענען זייער ברייט און דערוואַקסן, דאָ איז נישט צו זאָגן מער. דער פּאַפּיר דער הויפּט ינטראַדוסיז די נייַע פאָרשונג אינהאַלט פון מייקראַווייוו אָפּטאָילעקטראָניקס אין די לעצטע יאָרן אנדערע ווי אָפּטיש קאָמוניקאַציע. מייקראַווייוו אָפּטאָילעקטראָניקס דער הויפּט ניצט די מעטהאָדס און טעקנאַלאַדזשיז אין די פעלד פון אָפּטאָילעקטראָניקס ווי די טרעגער צו פֿאַרבעסערן און דערגרייכן די פאָרשטעלונג און אַפּלאַקיישאַן וואָס זענען שווער צו דערגרייכן מיט טראדיציאנעלן מייקראַווייוו עלעקטראָניש קאַמפּאָונאַנץ. פֿון דער פּערספּעקטיוו פון אַפּלאַקיישאַן, עס דער הויפּט כולל די פאלגענדע דריי אַספּעקץ.
דער ערשטער איז די נוצן פון אָפּטאָילעקטראָניקס צו דזשענערייט הויך-פאָרשטעלונג, נידעריק ראַש מייקראַווייוו סיגנאַלז, פֿון די X-באַנד ביז די THz באַנד.
רגע, מייקראַווייוו סיגנאַל פּראַסעסינג. אַרייַנגערעכנט פאַרהאַלטן, פֿילטרירונג, אָפטקייַט קאַנווערזשאַן, ריסיווינג און אַזוי אויף.
דריט, די טראַנסמיסיע פון ​​אַנאַלאָג סיגנאַלז.

אין דעם אַרטיקל, דער מחבר ינטראַדוסיז בלויז דער ערשטער טייל, דער דור פון מייקראַווייוו סיגנאַל. טראַדיציאָנעל מייקראַווייוו מילאַמיטער כוואַליע איז דער הויפּט דזשענערייטאַד דורך iii_V מיקראָעלעקטראָניק קאַמפּאָונאַנץ. די לימיטיישאַנז האָבן די פאלגענדע פונקטן: ערשטער, צו הויך פריקוואַנסיז אַזאַ ווי 100GHz אויבן, טראדיציאנעלן מיקראָעלעקטראָניקס קענען פּראָדוצירן ווייניקער און ווייניקער מאַכט, צו די העכער אָפטקייַט THz סיגנאַל, זיי קענען גאָרנישט טאָן. צווייטנס, אין סדר צו רעדוצירן פאַסע ראַש און פֿאַרבעסערן אָפטקייַט פעסטקייַט, דער אָריגינעל מיטל דאַרף זיין געשטעלט אין אַ גאָר נידעריק טעמפּעראַטור סוויווע. דריט, עס איז שווער צו דערגרייכן אַ ברייט קייט פון אָפטקייַט מאַדזשאַליישאַן אָפטקייַט קאַנווערזשאַן. צו סאָלווע די פּראָבלעמס, אָפּטאָעלעקטראָניק טעכנאָלאָגיע קענען שפּילן אַ ראָלע. די הויפּט מעטהאָדס זענען דיסקרייבד אונטן.

1. דורך די חילוק אָפטקייַט פון צוויי פאַרשידענע אָפטקייַט לאַזער סיגנאַלז, אַ הויך-אָפטקייַט פאָטאָדעטעקטאָר איז געניצט צו בייַטן מייקראַווייוו סיגנאַלז, ווי געוויזן אין פיגורע 1.

פיגורע 1. סכעמאַטיש דיאַגראַמע פון ​​מייקראַווייווז דזשענערייטאַד דורך די חילוק אָפטקייַט פון צוויילייזערז.

די אַדוואַנטידזשיז פון דעם אופֿן זענען פּשוט סטרוקטור, קענען דזשענערייט גאָר הויך אָפטקייַט מילאַמיטער כוואַליע און אפילו THz אָפטקייַט סיגנאַל, און דורך אַדזשאַסטינג די אָפטקייַט פון די לאַזער קענען דורכפירן אַ גרויס קייט פון שנעל אָפטקייַט קאַנווערזשאַן, ויסקערן אָפטקייַט. די כיסאָרן איז אַז די לינעווידט אָדער פאַסע ראַש פון די חילוק אָפטקייַט סיגנאַל דזשענערייטאַד דורך צוויי אַנרילייטיד לאַזער סיגנאַלז איז לעפיערעך גרויס, און די אָפטקייַט פעסטקייַט איז נישט הויך, ספּעציעל אויב אַ סעמיקאַנדאַקטער לאַזער מיט אַ קליין באַנד אָבער אַ גרויס לינעווידט (~ מהז) איז געוויינט. אויב די סיסטעם וואָג באַנד רעקווירעמענץ זענען נישט הויך, איר קענען נוצן נידעריק ראַש (~ כז) האַרט-שטאַט לייזערז,פיברע לייזערז, פונדרויסנדיק קאַוואַטיסעמיקאַנדאַקטער לייזערז, אאז"ו ו אין דערצו, צוויי פאַרשידענע מאָדעס פון לאַזער סיגנאַלז דזשענערייטאַד אין דער זעלביקער לאַזער קאַוואַטי קענען אויך זיין געניצט צו דזשענערייט אַ חילוק אָפטקייַט, אַזוי אַז די מייקראַווייוו אָפטקייַט פעסטקייַט פאָרשטעלונג איז זייער ימפּרוווד.

2. אין סדר צו סאָלווע די פּראָבלעם אַז די צוויי לייזערז אין די פריערדיקע אופֿן זענען ינקאָוכיראַנט און די סיגנאַל פאַסע ראַש דזשענערייטאַד איז אויך גרויס, די קאָוכיראַנס צווישן די צוויי לייזערז קענען זיין באקומען דורך די ינדזשעקשאַן אָפטקייַט לאַקינג פאַסע לאַקינג אופֿן אָדער די נעגאַטיוו באַמערקונגען פאַסע לאַקינג קרייַז. פיגורע 2 ווייזט אַ טיפּיש אַפּלאַקיישאַן פון ינדזשעקשאַן לאַקינג צו דזשענערייט מייקראַווייוו מאַלטאַפּאַלז (פיגורע 2). דורך גלייַך ינדזשעקטינג הויך אָפטקייַט קראַנט סיגנאַלז אין אַ סעמיקאַנדאַקטער לאַזער, אָדער ניצן אַ LinBO3-פאַסע מאָדולאַטאָר, קייפל אָפּטיש סיגנאַלז פון פאַרשידענע פריקוואַנסיז מיט גלייַך אָפטקייַט ספּייסינג קענען זיין דזשענערייטאַד אָדער אָפּטיש אָפטקייַט קאָומז. פון קורס, די קאַמאַנלי געניצט אופֿן צו באַקומען אַ ברייט ספּעקטרום אָפּטיש אָפטקייַט קאַם איז צו נוצן אַ מאָדע-פארשפארט לאַזער. קיין צוויי קאַם סיגנאַלז אין די דזשענערייטאַד אָפּטיש אָפטקייַט קאַם זענען אויסגעקליבן דורך פֿילטרירונג און ינדזשעקטיד אין לאַזער 1 און 2 ריספּעקטיוולי צו פאַרשטיין אָפטקייַט און פאַסע לאַקינג ריספּעקטיוולי. ווייַל די פאַסע צווישן די פאַרשידענע קאַם סיגנאַלז פון די אָפּטיש אָפטקייַט קאַם איז לעפיערעך סטאַביל, אַזוי אַז די קאָרעוו פאַסע צווישן די צוויי לייזערז איז סטאַביל, און דעמאָלט דורך דעם אופֿן פון חילוק אָפטקייַט ווי דיסקרייבד פריער, די מאַלטי-פאַרלייגן אָפטקייַט מייקראַווייוו סיגנאַל פון די אָפּטיש אָפטקייַט קאַם יבערכאַזערונג קורס קענען זיין באקומען.

פיגורע 2. סכעמאַטיש דיאַגראַמע פון ​​מייקראַווייוו אָפטקייַט דאַבלינג סיגנאַל דזשענערייטאַד דורך ינדזשעקשאַן אָפטקייַט לאַקינג.
אן אנדער וועג צו רעדוצירן די קאָרעוו פאַסע ראַש פון די צוויי לייזערז איז צו נוצן אַ נעגאַטיוו באַמערקונגען אָפּטיש PLL, ווי געוויזן אין פיגורע 3.

פיגורע 3. סכעמאַטיש דיאַגראַמע פון ​​OPL.

דער פּרינציפּ פון אָפּטיש PLL איז ענלעך צו דער פון PLL אין די פעלד פון עלעקטראָניק. די פאַסע חילוק פון די צוויי לייזערז איז קאָנווערטעד אין אַן עלעקטריקאַל סיגנאַל דורך אַ פאָטאָדעטעקטאָר (עקוויוואַלענט צו אַ פאַסע דעטעקטאָר), און דער פאַסע חילוק צווישן די צוויי לייזערז איז באקומען דורך מאַכן אַ חילוק אָפטקייַט מיט אַ רעפֿערענץ מייקראַווייוו סיגנאַל מקור, וואָס איז אַמפּלאַפייד און פילטערד און דעמאָלט פיטער צוריק צו די אָפטקייַט קאָנטראָל אַפּאַראַט פון איינער פון די לייזערז (פֿאַר סעמיקאַנדאַקטער לייזערז, עס איז די ינדזשעקשאַן קראַנט). דורך אַזאַ אַ נעגאַטיוו באַמערקונגען קאָנטראָל שלייף, די קאָרעוו אָפטקייַט פאַסע צווישן די צוויי לאַזער סיגנאַלז איז פארשפארט צו דער רעפֿערענץ מייקראַווייוו סיגנאַל. די קאַמביינד אָפּטיש סיגנאַל קענען זיין טראַנסמיטטעד דורך אָפּטיש פייבערז צו אַ פאָטאָדעטעקטאָר אנדערש און קאָנווערטעד אין אַ מייקראַווייוו סיגנאַל. די ריזאַלטינג פאַסע ראַש פון די מייקראַווייוו סיגנאַל איז כּמעט די זעלבע ווי דער רעפֿערענץ סיגנאַל אין די באַנדווידט פון די פאַסע-פארשפארט נעגאַטיוו באַמערקונגען שלייף. די פאַסע ראַש אַרויס די באַנדווידט איז גלייַך צו די קאָרעוו פאַסע ראַש פון די אָריגינעל צוויי אַנרילייטיד לייזערז.
אין אַדישאַן, די רעפֿערענץ מייקראַווייוו סיגנאַל מקור קענען אויך זיין קאָנווערטעד דורך אנדערע סיגנאַל קוואלן דורך אָפטקייַט דאַבלינג, דיוויסאָר אָפטקייַט אָדער אנדערע אָפטקייַט פּראַסעסינג, אַזוי אַז דער נידעריקער אָפטקייַט מייקראַווייוו סיגנאַל קענען זיין מולטידאַבאַלד אָדער קאָנווערטעד צו הויך-אָפטקייַט רף, טז סיגנאַלז.
קאַמפּערד מיט ינדזשעקשאַן אָפטקייַט לאַקינג קענען בלויז באַקומען אָפטקייַט דאַבלינג, פאַסע-לאַקט לופּס זענען מער פלעקסאַבאַל, קענען פּראָדוצירן כּמעט אַרביטראַריש פריקוואַנסיז, און פון קורס מער קאָמפּליצירט. צום ביישפּיל, די אָפּטיש אָפטקייַט קאַם דזשענערייטאַד דורך די פאָטאָעלעקטריק מאָדולאַטאָר אין פיגורע 2 איז געניצט ווי די ליכט מקור, און די אָפּטיש פאַסע-פארשפארט שלייף איז געניצט צו סאַלעקטיוולי שלאָס די אָפטקייַט פון די צוויי לייזערז צו די צוויי אָפּטיש קאַם סיגנאַלז, און דערנאָך דזשענערייט. הויך-אָפטקייַט סיגנאַלז דורך די חילוק אָפטקייַט, ווי געוויזן אין פיגורע 4. פ1 און פ2 זענען די רעפֿערענץ סיגנאַל פריקוואַנסיז פון די צוויי PLLS ריספּעקטיוולי, און אַ מייקראַווייוו סיגנאַל פון N*פרעפּ+פ1+פ2 קענען זיין דזשענערייטאַד דורך די חילוק אָפטקייַט צווישן די צוויי לייזערז.

פיגורע 4. סכעמאַטיש דיאַגראַמע פון ​​דזשענערייטינג אַרביטראַריש פריקוואַנסיז ניצן אָפּטיש אָפטקייַט קאָומז און PLLS.

3. ניצן מאָדע-פארשפארט דויפעק לאַזער צו בייַטן אָפּטיש דויפעק סיגנאַל אין מייקראַווייוו סיגנאַל דורךפאָטאָדעטעקטאָר.

דער הויפּט מייַלע פון ​​דעם אופֿן איז אַז אַ סיגנאַל מיט זייער גוט אָפטקייַט פעסטקייַט און זייער נידעריק פאַסע ראַש קענען זיין באקומען. דורך לאַקינג די אָפטקייַט פון די לאַזער צו אַ זייער סטאַביל אַטאָמישע און מאָלעקולאַר יבערגאַנג ספּעקטרום, אָדער אַ גאָר סטאַביל אָפּטיש קאַוואַטי, און די נוצן פון זיך-דאַבלינג אָפטקייַט ילימאַניישאַן סיסטעם אָפטקייַט יבעררוק און אנדערע טעקנאַלאַדזשיז, מיר קענען באַקומען אַ זייער סטאַביל אָפּטיש דויפעק סיגנאַל מיט אַ זייער סטאַביל יבערכאַזערונג אָפטקייַט, אַזוי צו באַקומען אַ מייקראַווייוו סיגנאַל מיט הינטער-נידעריק פאַסע ראַש. פיגורע 5.

פיגורע 5. פאַרגלייַך פון קאָרעוו פאַסע ראַש פון פאַרשידענע סיגנאַל קוואלן.

אָבער, ווייַל די דויפעק יבערכאַזערונג קורס איז פאַרקערט פּראַפּאָרשאַנאַל צו די קאַוואַטי לענג פון די לאַזער, און די טראדיציאנעלן מאָדע-פארשפארט לאַזער איז גרויס, עס איז שווער צו באַקומען הויך אָפטקייַט מייקראַווייוו סיגנאַלז גלייַך. אין אַדישאַן, די גרייס, וואָג און ענערגיע קאַנסאַמשאַן פון טראדיציאנעלן פּולסעד לייזערז, ווי געזונט ווי די האַרב ינווייראַנמענאַל רעקווירעמענץ, באַגרענעצן זייער דער הויפּט לאַבאָראַטאָריע אַפּלאַקיישאַנז. צו באַקומען די שוועריקייטן, פאָרשונג האט לעצטנס אנגעהויבן אין די יו.

4. אָפּטאָ עלעקטראָניש אַסאַלייטער, פיגורע 6.

פיגורע 6. סכעמאַטיש דיאַגראַמע פון ​​פאָטאָעלעקטריק קאַפּאַלד אַסאַלייטער.

איינער פון די בעקאַבאָלעדיק מעטהאָדס פון דזשענערייטינג מייקראַווייווז אָדער לייזערז איז צו נוצן אַ פֿאַרמאַכט שלייף מיט זיך-פיעדבאַקק, ווי לאַנג ווי די געווינס אין די פארמאכט שלייף איז גרעסער ווי די אָנווער, די זיך-יקסייטאַד אַסאַליישאַן קענען פּראָדוצירן מייקראַווייווז אָדער לייזערז. די העכער די קוואַליטעט פאַקטאָר ק פון די פארמאכט שלייף, די קלענערער די דזשענערייטאַד סיגנאַל פאַסע אָדער אָפטקייַט ראַש. אין סדר צו פאַרגרעסערן די קוואַליטעט פאַקטאָר פון די שלייף, דער דירעקט וועג איז צו פאַרגרעסערן די שלייף לענג און מינאַמייז די פּראַפּאַגיישאַן אָנווער. אָבער, אַ מער שלייף קענען יוזשאַוואַלי שטיצן די דור פון קייפל מאָדעס פון אַסאַליישאַן, און אויב אַ שמאָל-באַנדווידט פילטער איז צוגעגעבן, אַ איין-אָפטקייַט נידעריק-ראַש מייקראַווייוו אַסאַליישאַן סיגנאַל קענען זיין באקומען. פאָטאָעלעקטריק קאַפּאַלד אַסאַלייטער איז אַ מייקראַווייוו סיגנאַל מקור באזירט אויף דעם געדאַנק, עס מאכט פול נוצן פון די פיברע ס נידעריק פּראַפּאַגיישאַן אָנווער קעראַקטעריסטיקס, ניצן אַ מער פיברע צו פֿאַרבעסערן די שלייף ק ווערט, קענען פּראָדוצירן אַ מייקראַווייוו סיגנאַל מיט זייער נידעריק פאַסע ראַש. זינט די מעטאָד איז פארגעלייגט געווארן אין די 1990ער יארן, האט דער סארט אסאַלייטער באקומען ברייטע פארשונג און היפּש אנטוויקלונג, און עס זענען דערווייל פאראן קאמערציאלע פאָוטאלעקטריק-קאפלעד אסאַלייטערז. מער לעצטנס, פאָטאָעלעקטריק אַסאַלייטערז וועמענס פריקוואַנסיז קענען זיין אַדזשאַסטיד אין אַ ברייט קייט האָבן שוין דעוועלאָפּעד. דער הויפּט פּראָבלעם פון מייקראַווייוו סיגנאַל קוואלן באזירט אויף דעם אַרקאַטעקטשער איז אַז די שלייף איז לאַנג, און די ראַש אין זיין פריי לויפן (FSR) און זיין טאָפּל אָפטקייַט וועט זיין באטייטיק געוואקסן. אין דערצו, די פאָוטאָועלעקטריק קאַמפּאָונאַנץ געניצט זענען מער, די פּרייַז איז הויך, די באַנד איז שווער צו רעדוצירן, און די מער פיברע איז מער שפּירעוודיק צו ינווייראַנמענאַל שטערונג.

די אויבן ינטראַדוסיז בעקיצער עטלעכע מעטהאָדס פון פאָטאָעלעקטראָן דור פון מייקראַווייוו סיגנאַלז, ווי געזונט ווי זייער אַדוואַנטידזשיז און דיסאַדוואַנטידזשיז. צום סוף, די נוצן פון פאָטאָעלעקטראַנז צו פּראָדוצירן מייקראַווייוו האט אן אנדער מייַלע איז אַז די אָפּטיש סיגנאַל קענען זיין פונאנדערגעטיילט דורך די אָפּטיש פיברע מיט זייער נידעריק אָנווער, לאַנג-ווייַטקייט טראַנסמיסיע צו יעדער נוצן וואָקזאַל און דערנאָך קאָנווערטעד אין מייקראַווייוו סיגנאַלז, און די פיייקייט צו אַנטקעגנשטעלנ ילעקטראָומאַגנעטיק. ינטערפיראַנס איז באטייטיק ימפּרוווד ווי טראדיציאנעלן עלעקטראָניש קאַמפּאָונאַנץ.
די שרייבן פון דעם אַרטיקל איז דער הויפּט פֿאַר רעפֿערענץ, און קאַמביינד מיט דער מחבר 'ס אייגענע פאָרשונג דערפאַרונג און דערפאַרונג אין דעם פעלד, עס זענען ינאַקיעראַסיז און ינגקאַמפּראַכענסיוונאַס, ביטע פֿאַרשטיין.