Oscylator optoelektroniczny

Oscylator optoelektroniczny z pojedynczą pętlą. LD to dioda laserowa . PD to fotodetektor .

Oscylator optoelektroniczny ( OEO ) to obwód optoelektroniczny , który wytwarza powtarzalną elektroniczną falę sinusoidalną i / lub modulowane optyczne sygnały ciągłej fali.

Oscylator optoelektroniczny opiera się na przetwarzaniu ciągłej energii świetlnej z lasera pompującego na sygnały o częstotliwości radiowej (RF), mikrofalowej lub fal milimetrowych . OEO charakteryzuje się bardzo wysokim współczynnikiem jakości (Q) i stabilnością , a także innymi cechami funkcjonalnymi, które nie są łatwo osiągalne w przypadku oscylatorów elektronicznych . Jego wyjątkowe zachowanie wynika z zastosowania technologii elektrooptycznej (E/O) oraz fotonicznej komponentów, które na ogół charakteryzują się wysoką wydajnością, dużą szybkością i niską dyspersją w zakresie częstotliwości mikrofalowych.

W OEO szum fazowy oscylatora nie wzrasta wraz z częstotliwością, która podlega innym implementacjom oscylatorów elektronicznych , takich jak oscylatory kwarcowe, rezonatory dielektryczne, rezonatory szafirowe lub rezonatory powietrzno-dielektryczne.

Historia

OEO został wprowadzony na początku lat 90.

Od tego czasu kluczowe właściwości urządzenia są stale ulepszane.

Operacja

Większość OEO wykorzystuje charakterystykę transmisji modulatora optycznego wraz ze światłowodową linią opóźniającą do przekształcania energii świetlnej w stabilne, widmowo czyste sygnały referencyjne RF/mikrofalowe. Światło z lasera jest wprowadzane do modulatora elektrooptycznego (E/O), którego wyjście przechodzi przez długi światłowód i jest wykrywane za pomocą fotodetektora . Sygnał wyjściowy fotodetektora jest wzmacniany i filtrowany, a następnie przesyłany z powrotem do portu elektrycznego modulatora. Ta konfiguracja obsługuje samopodtrzymujące się oscylacje z częstotliwością określoną przez długość opóźnienia światłowodu, ustawienie polaryzacji modulatora i pasmowoprzepustowe filtra. Zapewnia również wyjścia elektryczne i optyczne. Warunki samopodtrzymujących się oscylacji obejmują spójne dodawanie fal cząstkowych w każdym kierunku wokół pętli oraz wzmocnienie pętli przekraczające straty dla fal krążących w pętli. Pierwszy warunek implikuje, że wszystkie sygnały, które różnią się fazą o pewną wielokrotność 2π od sygnału podstawowego może być podtrzymywany. W ten sposób częstotliwość oscylacji jest ograniczona jedynie charakterystyczną charakterystyką częstotliwościową modulatora i ustawieniem filtra, który eliminuje wszystkie inne trwałe oscylacje. Drugi warunek oznacza, że przy odpowiedniej mocy wejściowej światła można uzyskać samopodtrzymujące się oscylacje bez potrzeby stosowania w pętli wzmacniacza RF/mikrofalowego.

OEO w skali chipa wykorzystują rezonatory optyczne w trybie galerii szeptanej zamiast linii opóźniającej. Rezonatory optyczne w trybie galerii szeptów są osiowo symetrycznymi dielektrycznymi o rozmiarach od kilkudziesięciu mikrometrów do kilku milimetrów i mogą zatrzymywać światło w małej objętości. Mody są rozwiązaniami równania Maxwella i przedstawiają fale, które rozchodzą się blisko powierzchni struktur rezonatora wzdłuż obwodu.

Teoria

₀ Współczynnik jakości (Q) OEO jest określany na podstawie częstotliwości środkowej rezonatora f i opóźnienia grupowego $τ$

{\ Displaystyle Q = {\ omega _ {0} \ tau \ ponad 2} = \ pi f_ {0} {nL \ ponad c_ {0}}}

₀ gdzie 𝑛 to współczynnik załamania światła, 𝐿 to długość światłowodu, a c to prędkość światła w próżni.

Używa

Wysokowydajny OEO jest kluczowym elementem w różnych zastosowaniach, takich jak

nowoczesna technologia radarowa,
inżynieria lotnicza,
łącza łączności satelitarnej,
systemy nawigacji,
precyzyjne metrologiczne pomiary czasu i częstotliwości,
referencyjny rozkład zegara i
bezprzewodowe łącza komunikacyjne o dużej przepływności, obsługiwane optycznie, w tym technologia radiowa .

Zobacz też

Oscylator linii opóźniającej

Linki zewnętrzne