Современное состояние исследований и разработок оптоэлектронных генераторов

Физика
Тулегенов Нурсултан Дуисенович, Современное состояние исследований и разработок оптоэлектронных генераторов

Мақала авторы: Тулегенов Нурсултан Дуисенович
Жұмыс орны: Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева
Лауазымы: магистрант
Порталға жариялану мерзімі: 31.10.2018


Перестраиваемые генераторы используются в качестве структурных элементов генераторов стандартных сигналов, анализаторов спектра и других измерительных приборов. Выше отмечалось, что полоса пропускания структурных элементов ОЭГ приближается к 100 ГГц, поэтому частота генерации ОЭГ задается лишь характеристикой передачи ППФ, зависящей от частоты, то есть для перестройки частоты генерации ОЭГ должен использоваться перестраиваемый ППФ. В работе посредством перестраиваемого магнитным полем ЖИГ (железоиттриевый гранат) фильтра удалось достичь полосы перестройки частоты генерации 6 ГГц (диапазон 6-12 ГГц) при уровне фазовых шумов -128 дБн/Гц на расстоянии 10 кГц от несущей. На базе, так называемой, связанной (coupled) схемы ОЭГ был реализован генератор оптических импульсов. Схема связанного ОЭГ (СОЭГ), содержит две петли обратной связи, оптическую и оптоэлектронную , связанные через общий МИИ Маха-Цандера.

В схеме СОЭГ энергозадающий элемент реализован на базе ОУ с петлей оптической обратной связи, с помощью которой формируется волоконный лазер с синхронизацией мод. Для обеспечения баланса фаз в обеих петлях используются оптический (ОФВ) и радиочастотный (РФВ) фазовращатели.

На оптическом выходе СОЭГ генерируются оптические импульсы, частота следования которых идентична частоте СВЧ колебаний на радиочастотном выходе, которая задается ППФ. Модовый состав оптического излучения задается длиной оптического волокна в оптической петле-обратной связи ВОТ1. Ширина генерируемых оптических импульсов регулируется длиной волокна в оптоэлектронной петле обратной связи ВОТ2. Так, при увеличении длины волокна, из-за дисперсии в нем, происходит уширение генерируемых оптических импульсов. В ходе изучения данного варианта ОЭГ в теоретически определена зависимость ширины оптических импульсов и генерируемой СВЧ мощности СОЭГ от длины волокна. В работе была продемонстрирована возможность получения оптических импульсов шириной 2 фс при частоте генерации 9,4 ГГц и уровне фазовых шумов СВЧ колебаний -150 дБн/Гц на расстоянии 10 кГц от несущей. Кроме того, был экспериментально установлен эффект увеличения фазового шума при уменьшении ширины генерируемого оптического импульса. А именно, для генерируемых импульсов шириной 2 фс, уровень фазовых шумов составил — 138 дБн/Гц на расстоянии от несущей 10 кГц, в то время как для импульсов шириной 8 фс уровень фазовых шумов составил -146 дБн/Гц при той же отстройке от несущей.

В последние годы был также предложен метод стабилизации длины волны оптического излучения СОЭГ за счет введения дополнительной петли обратной связи между его оптическим выходом и управляющем входом МИИ. Он позволил добиться ширины спектральной линии оптического излучения менее 10 кГц при паразитной девиации частоты оптического излучения в течении 30 с не более 660 кГц. Полученная с помощью данного СОЭГ последовательность оптических импульсов частотой 10 ГГц может быть эффективно использована в области обработки сигналов и телекоммуникации.

Список использованных источников

  • Твердотельные устройства СВЧ в технике и связи/ Л. Г. Гассанов, А. А. Липатов, В. В. Марков, Н. А Могильченко. // М: «Радио и связь», 1988-288 с.
  • Megej, K. Beilenhoff, H. L. Hartnagel. Fully monolithically integrated feedback voltage controlled oscillator using PHEMTs. // IEEE Microwave and Guided Wave Letters, vol. 10, Issue 6, 2000, p. 239 — 241.
  • M. E. Белкин, A. C. Сигов. Новое направление фотоники — сверхвысокочастотная оптоэлектроника. // Радиотехника и электроника, 2009, т. 54, No 8, с. 901-914.