موجوده صورتحال ۽ مائڪرو ويڪرو سگنل نسل جي گرم اسپاٽ مائڪرو ويڪرو آپٽو اليڪٽرانڪس ۾

مائڪرو ويڪرو آپٽو اليڪٽرانڪس، جيئن نالي مان ظاهر ٿئي ٿو، مائڪرو ويڪرو ۽آپٽو اليڪٽرانڪس. مائيڪرو ويوز ۽ هلڪي لهرون برقي مقناطيسي لهرون آهن، ۽ فريڪوئنسيون مختلف آهن ۽ انهن جي لاڳاپيل شعبن ۾ ترقي ڪيل اجزاء ۽ ٽيڪنالاجيون تمام مختلف آهن. ميلاپ ۾، اسان هڪ ٻئي جو فائدو وٺي سگهون ٿا، پر اسان نوان ايپليڪيشنون ۽ خاصيتون حاصل ڪري سگهون ٿا جيڪي ترتيب سان محسوس ڪرڻ ڏکيو آهن.

بصري ڪميونيڪيشنمائڪرو ويوز ۽ فوٽو اليڪٽران جي ميلاپ جو هڪ اهم مثال آهي. شروعاتي ٽيليفون ۽ ٽيليگراف وائرليس ڪميونيڪيشن، سگنلن جي نسل، پروپيگيشن ۽ استقبال، سڀ استعمال ٿيل مائڪرو ويڪرو ڊوائيسز. گھٽ فریکوئنسي برقي مقناطيسي لهرن کي شروعاتي طور تي استعمال ڪيو ويندو آهي ڇاڪاڻ ته فریکوئنسي رينج ننڍڙو آهي ۽ ٽرانسميشن لاء چينل جي گنجائش ننڍڙو آهي. حل اهو آهي ته منتقل ٿيل سگنل جي تعدد کي وڌائڻ، اعلي تعدد، وڌيڪ اسپيڪٽرم وسيلن. پر هوائي پروپيگنڊا نقصان ۾ اعلي تعدد سگنل وڏو آهي، پر اهو پڻ آسان آهي ته رڪاوٽن کي بند ڪيو وڃي. جيڪڏهن ڪيبل استعمال ٿئي ٿي، ڪيبل جو نقصان وڏو آهي، ۽ ڊگهي فاصلي جي ٽرانسميشن هڪ مسئلو آهي. آپٽيڪل فائبر ڪميونيڪيشن جو اڀرڻ انهن مسئلن جو سٺو حل آهي.آپٽيڪل فائبرتمام گھٽ ٽرانسميشن نقصان آھي ۽ ڊگھي فاصلي تي سگنلن کي منتقل ڪرڻ لاءِ بھترين ڪيريئر آھي. روشنيءَ جي لهرن جي فريڪوئنسي رينج مائيڪرو ويز جي ڀيٽ ۾ تمام گهڻي آهي ۽ هڪ ئي وقت ڪيترن ئي مختلف چينلن کي منتقل ڪري سگهي ٿي. انهن فائدن جي ڪريبصري ٽرانسميشن، آپٽيڪل فائبر ڪميونيڪيشن اڄ جي معلومات جي منتقلي جي ريڙهه بڻجي وئي آهي.
آپٽيڪل ڪميونيڪيشن جي هڪ ڊگهي تاريخ آهي، تحقيق ۽ ايپليڪيشن تمام وسيع ۽ بالغ آهن، هتي وڌيڪ چوڻ نه آهي. هي پيپر خاص طور تي مائيڪرو ويو آپٽو اليڪٽرانڪس جو نئون تحقيقي مواد متعارف ڪرايو آهي تازن سالن ۾ نظرياتي ڪميونيڪيشن کان سواءِ. Microwave optoelectronics خاص طور تي optoelectronics جي ميدان ۾ طريقن ۽ ٽيڪنالاجيز کي استعمال ڪري ٿو ڪيريئر جي طور تي ڪارڪردگي ۽ ايپليڪيشن کي بهتر ڪرڻ ۽ حاصل ڪرڻ لاءِ جيڪي روايتي مائڪرو ويڪرو اليڪٽرانڪ اجزاء سان حاصل ڪرڻ مشڪل آهن. ايپليڪيشن جي نقطي نظر کان، ان ۾ بنيادي طور تي هيٺيان ٽي حصا شامل آهن.
پهريون، اعلي ڪارڪردگي، گهٽ شور مائڪرو ويڪرو سگنل پيدا ڪرڻ لاء optoelectronics جو استعمال، X-band کان وٺي THz بينڊ تائين.
ٻيو، مائڪرو ويڪرو سگنل پروسيسنگ. جنهن ۾ دير، فلٽرنگ، فریکوئنسي تبادلي، وصول ڪرڻ وغيره.
ٽيون، اينالاگ سگنلن جي منتقلي.

هن آرٽيڪل ۾، ليکڪ صرف پهريون حصو متعارف ڪرايو آهي، مائڪرو ويڪرو سگنل جي نسل. روايتي مائڪرو ويڪرو مليمٽر موج بنيادي طور تي iii_V مائڪرو اليڪٽرڪ اجزاء ذريعي ٺاهي وئي آهي. هن جون حدون هيٺيون نقطا آهن: پهريون، اعلي تعدد جهڙوڪ 100GHz مٿي، روايتي مائڪرو اليڪٽرانڪس گهٽ ۽ گهٽ طاقت پيدا ڪري سگهي ٿي، اعلي تعدد THz سگنل تائين، اهي ڪجهه به نٿا ڪري سگهن. ٻيو، مرحلو شور کي گهٽائڻ ۽ تعدد جي استحڪام کي بهتر ڪرڻ لاء، اصل ڊوائيس کي انتهائي گهٽ درجه حرارت واري ماحول ۾ رکڻ جي ضرورت آهي. ٽيون، فريڪوئنسي ماڊل جي فريڪوئنسي تبادلي جي وسيع رينج حاصل ڪرڻ ڏکيو آهي. انهن مسئلن کي حل ڪرڻ لاء، optoelectronic ٽيڪنالاجي ڪردار ادا ڪري سگهي ٿو. مکيه طريقا هيٺ بيان ڪيا ويا آهن.

1. ٻن مختلف فريڪوئنسي ليزر سگنلز جي فرق جي فريڪئنسي ذريعي، مائيڪروويو سگنلز کي تبديل ڪرڻ لاءِ هڪ اعليٰ فريڪوئنسي فوٽو ڊيڪٽر استعمال ڪيو ويندو آهي، جيئن تصوير 1 ۾ ڏيکاريل آهي.

شڪل 1. مائيڪرو ويز جو اسڪيميٽ ڊاگرام ٻن جي فرق فريڪوئنسي ذريعي ٺاهيل آهيليزر.

هن طريقي جا فائدا سادي جوڙجڪ آهن، انتهائي تيز فريڪوئنسي مليمٽر موج ۽ THz فريڪوئنسي سگنل پڻ پيدا ڪري سگھن ٿا، ۽ ليزر جي فريڪوئنسي کي ترتيب ڏيڻ سان تيز فريڪئنسي ڪنورشن، سوائپ فريڪوئنسي جي وڏي حد تائين پهچائي سگھي ٿي. نقصان اهو آهي ته ٻن غير لاڳاپيل ليزر سگنلن جي ذريعي پيدا ٿيندڙ فرق فريڪوئنسي سگنل جي لائين وٿ يا فيز شور نسبتاً وڏو آهي، ۽ فريڪوئنسي جي استحڪام وڌيڪ نه آهي، خاص طور تي جيڪڏهن هڪ سيمي ڪنڊڪٽر ليزر ننڍي مقدار سان پر وڏي لائين وٿ (~MHz) آهي. استعمال ٿيل. جيڪڏهن سسٽم وزن جي مقدار جي گهرج وڌيڪ نه آهي، توهان استعمال ڪري سگهو ٿا گهٽ شور (~ kHz) سولڊ اسٽيٽ ليزر،فائبر ليزر، خارجي غارسيمي ڪنڊڪٽر ليزروغيره. ان کان علاوه، ساڳي ليزر گفا ۾ پيدا ٿيندڙ ليزر سگنل جا ٻه مختلف طريقا به فرق فريڪوئنسي پيدا ڪرڻ لاءِ استعمال ڪري سگھجن ٿا، ته جيئن مائڪرو ويڪرو فريڪوئنسي جي استحڪام جي ڪارڪردگي تمام گهڻي بهتر ٿي وڃي.

2. انهي مسئلي کي حل ڪرڻ لاءِ ته پوئين طريقي ۾ ٻه ليزر هڪجهڙائي وارا نه آهن ۽ پيدا ٿيل سگنل مرحلو شور تمام وڏو آهي، ٻن ليزرن جي وچ ۾ هم آهنگي حاصل ڪري سگهجي ٿي انجيڪشن فريڪوئنسي لاڪنگ فيز لاڪنگ جو طريقو يا منفي موٽ واري مرحلي ذريعي. تالا بندي سرڪٽ. شڪل 2 مائيڪرو ويو ملٽيز (شڪل 2) پيدا ڪرڻ لاءِ انجيڪشن لاڪنگ جي عام ايپليڪيشن کي ڏيکاري ٿو. اعلي فريڪوئنسي موجوده سگنلز کي سڌو سنئون سيمڪ ڪنڊڪٽر ليزر ۾ داخل ڪرڻ سان، يا LinBO3-مرحلي ماڊلٽر کي استعمال ڪندي، مختلف فريڪوئنسي جا ڪيترائي آپٽيڪل سگنل ٺاهي سگھجن ٿا، برابر فريڪوئنسي اسپيسنگ سان، يا آپٽيڪل فریکوئنسي ڪومبس. يقينا، عام طور تي استعمال ٿيل طريقو هڪ وسيع اسپيڪٽرم آپٽيڪل فریکوئنسي ڪمب حاصل ڪرڻ لاءِ موڊ-لاڪ ٿيل ليزر استعمال ڪرڻ آهي. ٺاهيل آپٽيڪل فريڪوئنسي ڪمب ۾ ڪو به ٻه ڪمب سگنل فلٽرنگ ذريعي چونڊيا ويندا آهن ۽ ترتيب سان ليزر 1 ۽ 2 ۾ داخل ڪيا ويندا آهن ته جيئن فريڪوئنسي ۽ فيز لاڪنگ جو احساس ٿئي. ڇاڪاڻ ته نظرياتي فريڪوئنسي ڪمب جي مختلف ڪمب سگنلن جي وچ ۾ مرحلو نسبتاً مستحڪم هوندو آهي، ان ڪري ٻن ليزرن جي وچ ۾ لاڳاپو مرحلو مستحڪم هوندو آهي، ۽ پوءِ فرق جي فريڪوئنسي جي طريقي سان جيئن اڳ بيان ڪيو ويو آهي، ملٽي فولڊ فريڪوئنسي مائڪرو ويڪرو سگنل. نظريي جي تعدد comb ورجائي جي شرح حاصل ڪري سگهجي ٿو.

شڪل 2. انجيڪشن فريڪوئنسي لاڪنگ ذريعي ٺاهيل مائڪرو ويڪرو فريڪوئنسي ڊبلنگ سگنل جو اسڪيميٽڪ ڊراگرام.
ٻن ليزرن جي لاڳاپي واري مرحلي جي شور کي گهٽائڻ جو ٻيو طريقو منفي موٽ آپٽيڪل PLL استعمال ڪرڻ آهي، جيئن تصوير 3 ۾ ڏيکاريل آهي.

شڪل 3. OPL جو اسڪيميٽڪ ڊراگرام.

نظرياتي PLL جو اصول اليڪٽرانڪس جي شعبي ۾ PLL سان ملندڙ جلندڙ آهي. ٻن ليزرن جي مرحلي جي فرق کي فوٽو ڊيڪٽر (هڪ فيز ڊيڪٽر جي برابر) ذريعي اليڪٽرڪ سگنل ۾ تبديل ڪيو ويندو آهي، ۽ پوءِ ٻن ليزرن جي وچ ۾ فيز جو فرق هڪ ريفرنس مائيڪرو ويو سگنل ماخذ سان فرق فريڪوئنسي ٺاهي حاصل ڪيو ويندو آهي، جنهن کي وڌايو ويندو آهي. ۽ فلٽر ڪيو ويو ۽ پوءِ هڪ ليزر جي فريڪوئنسي ڪنٽرول يونٽ ڏانهن موٽايو ويو (سيمي ڪنڊڪٽر ليزرن لاءِ، اهو انجيڪشن ڪرنٽ آهي). اهڙي منفي موٽ جي ڪنٽرول لوپ ذريعي، ٻن ليزر سگنلن جي وچ ۾ لاڳاپو فريڪوئنسي مرحلو ريفرنس مائڪرو ويڪرو سگنل کي بند ڪيو ويو آهي. گڏيل آپٽيڪل سگنل وري آپٽيڪل فائبرز ذريعي ڪنهن ٻئي هنڌ ڦوٽو ڊيڪٽر تائين منتقل ڪري سگھجي ٿو ۽ مائڪرو ويڪرو سگنل ۾ تبديل ٿي سگھي ٿو. مائڪرو ويڪرو سگنل جو نتيجو وارو مرحلو شور تقريباً ساڳيو ئي هوندو آهي جيڪو ريفرنس سگنل جي بينڊوڊٿ اندر فيز بند ٿيل منفي موٽ واري لوپ جي اندر هوندو آهي. بينڊوڊٿ کان ٻاهر جو مرحلو شور اصل ٻن غير لاڳاپيل ليزرن جي لاڳاپي واري مرحلي جي شور جي برابر آهي.
ان کان علاوه، ريفرنس مائڪرو ويڪرو سگنل ماخذ پڻ ٻين سگنل ذريعن طرفان فريڪوئنسي ڊبلنگ، ڊيوزر فريڪوئنسي، يا ٻي فريڪوئنسي پروسيسنگ ذريعي تبديل ڪري سگھجي ٿو، ته جيئن هيٺين فريڪوئنسي مائڪرو ويڪرو سگنل کي ٻيڻو ڪري سگھجي ٿو، يا اعليٰ فريڪوئنسي RF، THz سگنلز ۾ تبديل ڪري سگھجي ٿو.
انجيڪشن فريڪوئنسي لاڪنگ جي مقابلي ۾ صرف فريڪوئنسي ڊبلنگ حاصل ڪري سگھي ٿي، فيز بند ٿيل لوپ وڌيڪ لچڪدار آھن، لڳ ڀڳ صوابديدي تعدد پيدا ڪري سگھن ٿا، ۽ يقيناً وڌيڪ پيچيده. مثال طور، تصوير 2 ۾ فوٽو اليڪٽرڪ ماڊلٽر پاران ٺاهيل آپٽيڪل فريڪوئنسي ڪمب کي روشنيءَ جي ماخذ طور استعمال ڪيو ويندو آهي، ۽ آپٽيڪل فيز-لاڪ ٿيل لوپ استعمال ڪيو ويندو آهي ٻن ليزرن جي فريڪوئنسي کي ٻن آپٽيڪل ڪمب سگنلن کي چونڊيل طور تي بند ڪرڻ لاءِ، ۽ پوءِ پيدا ڪيو ويندو آهي. فرق فريڪوئنسي ذريعي اعليٰ فريڪوئنسي سگنل، جيئن شڪل 4 ۾ ڏيکاريل آهي. f1 ۽ f2 ترتيب وار ٻن PLLS جا ريفرنس سگنل فريڪوئنسي آهن، ۽ N*frep+f1+f2 جو مائڪرو ويڪرو سگنل ٺاهي سگهجي ٿو. ٻه ليزر.

شڪل 4. آپٽيڪل فريڪوئنسي ڪومبس ۽ PLLS استعمال ڪندي آربرٽريري فريڪوئنسيز پيدا ڪرڻ جو اسڪيميٽڪ ڊراگرام.

3. آپٽيڪل پلس سگنل کي مائڪرو ويڪرو سگنل ۾ تبديل ڪرڻ لاءِ موڊ بند ٿيل پلس ليزر استعمال ڪريوفوٽو ڊيڪٽر.

هن طريقي جو بنيادي فائدو اهو آهي ته هڪ سگنل تمام سٺو تعدد استحڪام ۽ تمام گهٽ مرحلو شور سان حاصل ڪري سگهجي ٿو. ليزر جي فريڪوئنسي کي لاڪ ڪرڻ سان هڪ تمام مستحڪم ايٽمي ۽ ماليڪيولر ٽرانسشن اسپيڪٽرم، يا انتهائي مستحڪم آپٽيڪل گفا، ۽ خود ڊبلنگ فريڪوئنسي ختم ڪرڻ واري نظام جي فريڪوئنسي شفٽ ۽ ٻين ٽيڪنالاجيز جي استعمال سان، اسان حاصل ڪري سگهون ٿا هڪ تمام مستحڪم آپٽيڪل پلس سگنل. هڪ تمام مستحڪم ورجائي فریکوئنسي، جيئن ته الٽرا لو فيز شور سان مائڪرو ويڪرو سگنل حاصل ڪرڻ لاءِ. شڪل 5.

شڪل 5. مختلف سگنل ذريعن جي لاڳاپي واري مرحلي جي شور جو مقابلو.

تنهن هوندي، ڇاڪاڻ ته نبض جي ورجائي جي شرح ليزر جي گفا جي ڊيگهه جي نسبت سان متناسب آهي، ۽ روايتي موڊ بند ٿيل ليزر وڏو آهي، اهو سڌو سنئون اعلي فريکوئنسي مائڪرو ويڪرو سگنل حاصل ڪرڻ ڏکيو آهي. ان کان سواء، سائيز، وزن ۽ توانائي جو استعمال روايتي پلس ٿيل ليزرن سان گڏ، سخت ماحولياتي گهرجن، انهن جي بنيادي طور تي ليبارٽري ايپليڪيشنن کي محدود ڪن ٿا. انهن مشڪلاتن کي دور ڪرڻ لاءِ، تازو ئي آمريڪا ۽ جرمنيءَ ۾ تحقيق شروع ڪئي وئي آهي غير لڪير اثرات استعمال ڪندي تمام ننڍڙن، اعليٰ معيار جي چيرپ موڊ آپٽيڪل ڪيفيٽس ۾ فريڪوئنسي-مستحڪم آپٽيڪل ڪومبس پيدا ڪرڻ لاءِ، جنهن جي نتيجي ۾ اعليٰ فريڪوئنسي گهٽ شور مائڪرو ويڪرو سگنلز پيدا ٿين ٿا.

4. آپٽو اليڪٽرانڪ اوسيليٽر، شڪل 6.

تصوير 6. ڦوٽو اليڪٽرڪ ملائيندڙ اوسيليٽر جو اسڪيميٽڪ ڊراگرام.

مائيڪرو ويز يا ليزر پيدا ڪرڻ جي روايتي طريقن مان هڪ آهي خود راءِ بند ٿيل لوپ استعمال ڪرڻ، جيستائين بند لوپ ۾ فائدو نقصان کان وڌيڪ آهي، خود پرجوش اوسيليشن مائڪرو ويز يا ليزر پيدا ڪري سگهي ٿي. بند ٿيل لوپ جو اعلي معيار جو عنصر Q، ننڍڙو ٺاهيل سگنل مرحلو يا فریکوئنسي شور. لوپ جي معيار جي عنصر کي وڌائڻ لاء، سڌو رستو لوپ جي ڊيگهه کي وڌائڻ ۽ پروپيگنڊا جي نقصان کي گھٽائڻ آھي. بهرحال، هڪ ڊگهو لوپ عام طور تي ڪيترن ئي طريقن جي دوائن جي نسل کي سپورٽ ڪري سگهي ٿو، ۽ جيڪڏهن هڪ تنگ-بينڊوڊٿ فلٽر شامل ڪيو ويو آهي، هڪ واحد فريکوئنسي گهٽ شور مائڪرو ويڪرو اوسيليشن سگنل حاصل ڪري سگهجي ٿو. فوٽو اليڪٽرڪ ملائيندڙ اوسليٽر هڪ مائڪرو ويڪرو سگنل جو ذريعو آهي انهي خيال جي بنياد تي، اهو فائبر جي گهٽ پروپيگيشن نقصان جي خاصيتن جو پورو استعمال ڪري ٿو، لوپ Q قدر کي بهتر ڪرڻ لاءِ هڪ ڊگهو فائبر استعمال ڪري، تمام گهٽ فيز شور سان مائڪرو ويڪرو سگنل پيدا ڪري سگهي ٿو. 1990 جي ڏهاڪي ۾ تجويز ڪيل طريقي کان وٺي، هن قسم جي آسيليٽر کي وسيع تحقيق ۽ ڪافي ترقي حاصل ڪئي وئي آهي، ۽ هن وقت تجارتي فوٽو اليڪٽرڪ ملندڙ اوسيليٽر موجود آهن. تازو، فوٽو اليڪٽرڪ آڪسيليٽرز جن جي تعدد کي وڏي حد تائين ترتيب ڏئي سگهجي ٿو ترقي ڪئي وئي آهي. هن آرڪيٽيڪچر جي بنياد تي مائڪرو ويڪرو سگنل ذريعن جو بنيادي مسئلو اهو آهي ته لوپ ڊگهو آهي، ۽ ان جي آزاد وهڪري (FSR) ۾ شور ۽ ان جي ٻٽي فریکوئنسي خاص طور تي وڌي ويندي. ان کان سواء، استعمال ٿيل فوٽو اليڪٽرڪ اجزاء وڌيڪ آهن، قيمت اعلي آهي، حجم کي گهٽائڻ ڏکيو آهي، ۽ ڊگهو فائبر ماحولياتي خرابي لاء وڌيڪ حساس آهي.

مٿئين مختصر طور تي مائيڪروويو سگنلن جي فوٽو اليڪٽرون نسل جي ڪيترن ئي طريقن کي متعارف ڪرايو ويو آهي، انهي سان گڏ انهن جا فائدا ۽ نقصان. آخرڪار، مائڪرو ويڪرو پيدا ڪرڻ لاء فوٽو اليڪٽرانڪس جو استعمال هڪ ٻيو فائدو آهي ته نظرياتي سگنل کي نظرياتي فائبر ذريعي تمام گهٽ نقصان سان ورهائي سگهجي ٿو، هر استعمال واري ٽرمينل تائين ڊگهي فاصلي واري ٽرانسميشن ۽ پوء مائڪروويو سگنل ۾ تبديل ٿي سگهي ٿو، ۽ برقياتي مقناطيسي مزاحمت ڪرڻ جي صلاحيت. مداخلت خاص طور تي روايتي اليڪٽرانڪ اجزاء جي ڀيٽ ۾ بهتر آهي.
هن مضمون جي لکڻي بنيادي طور تي حوالن لاءِ آهي، ۽ ليکڪ جي پنهنجي تحقيقي تجربي ۽ تجربي سان گڏ هن فيلڊ ۾ غلطيون ۽ اڻپوريون آهن، مهرباني ڪري سمجھو.