Optoelektronika obwód oscylatora jest porównywalny do optoelektronicznych obwodów sprzężenia zwrotnego, które zostały ustanowione przez Neyera i Vogesa w 1982 roku. W 1984 przez Nakazawę, a później w 1992 przez Lewisa. Oscylator optoelektroniczny opiera się na przetwarzaniu ciągłej energii świetlnej z lasera pompy na sygnał o częstotliwości radiowej, mikrofalowej lub fali mm. OEO charakteryzuje się wysokiej jakości współczynnikiem Q i stabilnością, a inne cechy funkcjonalne nie są chętnie osiągane z oscylatorem elektronicznym. Rezultatem jest wyjątkowe zachowanie przy zastosowaniu elementów elektrooptycznych i fotonicznych, które generalnie charakteryzują się wysoką częstotliwością, małą dyspersją i dużą prędkością w częstotliwości mikrofalowej.
Co to jest oscylator optoelektroniczny?
Oscylator optoelektroniczny jest obwodem optoelektronicznym. Wyjście obwodu ma postać fali sinusoidalnej lub modulowanej fali ciągłej. Jest to urządzenie, w którym szum fazowy oscylatora nie powoduje wzrostu częstotliwości i podlega realizacji oscylatory elektroniczne, takie jak oscylator kwarcowy , rezonator dielektryczny i rezonator dielektryczny sir.
Oscylator optoelektroniczny
Podstawowa obsługa OEO
Poniższy rysunek przedstawia działanie oscylatora optoelektronicznego i obserwując obwód, oscylator optoelektroniczny uruchamia się z ciągłą falą lasera wnikającego do modulatora natężenia. Wyjście modulatora natężenia optycznego jest przepuszczane przez długą światłowodową linię opóźniającą i do fotodiody . Ulepszony sygnał elektryczny jest doprowadzany i zatwierdzany przez elektroniczny filtr pasmowy.
Podstawowa obsługa OEO
Aby uzupełnić wnękę Optoelektroniki, wyjście filtra jest podłączone do wejścia RF modulatora natężenia. Jeśli wzmocnienie wnęki jest większe niż strata, wówczas oscylator optoelektroniczny rozpocznie oscylację. Elektroniczny filtr środkowoprzepustowy wybiera częstotliwość zmniejszonych innych trybów swobodnej pracy wnęki, która jest poniżej progu.
OEO różni się od poprzedniego obwodu optoelektronicznego, wykorzystując bardzo niskie straty światłowód linia opóźniająca w celu wytworzenia wnęki o ogromnym wysokim współczynniku Q. Współczynnik Q to stosunek energii zmagazynowanej we wnęce do utraty wnęki. Tak więc utrata linii opóźniającej światłowodu jest rzędu 0,2 dB / km przy mniejszych stratach, bardzo długie włókno jest magazynowane w dużej ilości energii.
Ze względu na współczynnik Q, OEO może łatwo osiągnąć poziom 108 i może przekształcić sygnał zegara 10 GHz z szumem fazowym 140 dBc / Hz przy przesunięciu 10 kHz. Poniższy wykres przedstawia wymagany jitter czasowy dla Analogowy do cyfrowego konwertera z częstotliwością próbkowania. Na wykresie możemy zobaczyć poprawę jittera czasowego, wyprowadzonego z szumu fazowego OEO, który ma odwrotną zależność pierwiastka kwadratowego od długości włókna.
Oscylator optoelektroniczny z wieloma pętlami
Rysunek przedstawia oscylator optoelektroniczny z podwójną pętlą z trybem wnękowym w filtrze pasmowym. Aby osiągnąć wysoki współczynnik Q dla oscylatora optoelektronicznego, powinna istnieć maksymalna długość włókna. Jeśli długość włókna wzrośnie, przestrzeń między trybami wnęki zmniejszy się. Na przykład światłowód o długości 3 km zapewni odstęp między modami wnękowymi wynoszący około 67 kHz. Wysokiej jakości elektryczny filtr pasmowy o częstotliwości 10 GHz i przepustowości 3 dB wynoszącej 10 MHz. W związku z tym będzie wiele trybów nieoscylacyjnych, które będą kontynuowane przez elektryczny filtr pasmowo-przepustowy i mogą występować w pomiarze szumu fazowego.
Oscylator optoelektroniczny z wieloma pętlami
Istnieje inna metoda zmniejszenia tego problemu przez wprowadzenie drugiej długości włókna do oscylatora optoelektrycznego. Rysunek przedstawia przykład tego typu OEO. Dla drugiej pętli OEO będzie własny zestaw trybów wnęki. Jeśli długość drugiej pętli nie jest harmoniczną wielokrotnością pierwszej pętli, stąd mody wnękowe nie będą się na siebie nakładać, co widać na rysunku. Z drugiej strony, mody z każdej pętli, które są najbliżej siebie, będą blokować i wstrzymywać pasmo, aby przejść przez inne mody wnęki.
Poniższy rysunek przedstawia widmo szumu fazowego pojedynczej pętli z trybami bocznymi obok widma podwójnej pętli z trybem bocznym wyłączonym poniżej. Wymiana układu to szum fazowy i jest to średnia szumu dwóch pętli niezależnie, nie ma szumu fazowego tylko długa pętla. W związku z tym obie pętle obsługują tryby boczne i nie są one całkowicie eliminowane, ale są tłumione.
Widmo szumów fazowych pojedynczej pętli
Zastosowanie OEO
Wysokowydajny oscylator optoelektryczny jest głównym elementem w zakresie zastosowań. Jak na przykład
- Inżynieria lotnicza
- Łącza komunikacji satelitarnej
- Systemy nawigacyjne.
- Precyzyjny meteorologiczny pomiar czasu i częstotliwości
- Komunikacja bezprzewodowa spinki do mankietów
- Nowoczesna technologia radarowa
W tym artykule omówiliśmy działanie i zastosowania optoelektronicznego obwodu oscylatora. Mam nadzieję, że czytając ten artykuł zdobyłeś podstawową wiedzę na temat obwodu oscylatora optoelektronicznego. Jeśli masz jakieś pytania dotyczące tego artykułu lub chcesz wiedzieć o różne typy obwodów oscylatorów z ich zastosowaniami prosimy o komentarz w poniższej sekcji. Oto pytanie do Ciebie, jakie funkcje spełnia oscylator optoelektroniczny?
