האופטו-אלקטרוני מעגל מתנד הוא דומה למעגלי המשוב האופטואלקטריים שהוקמו על ידי נייר ווג בשנת 1982. בשנת 1984 על ידי נקזאווה ומאוחר יותר בשנת 1992 על ידי לואיס. המתנד האופטו-אלקטרוני מבוסס על המרת אנרגיית אור רציפה מ לייזר המשאבה לתדר רדיו, מיקרוגל או אות גל מ'מ. ה- OEO המאופיין בגורם Q ויציבות איכותיים ושאר המאפיינים הפונקציונליים אינו מושג בשמחה באמצעות המתנד האלקטרוני. התוצאה היא בהתנהגות ייחודית עם שימוש ברכיבים אלקטרו-אופטיים ופוטוניים והם מאופיינים בדרך כלל בתדירות גבוהה, פיזור נמוך ומהירות גבוהה בתדר המיקרוגל.
מהו מתנד אופטו-אלקטרוני?
המתנד האופטואלקטרוני הוא מעגל אופטו-אלקטרוני. פלט המעגל הוא בצורה של גל סינוס או אות גל רציף מאופנן. זהו מכשיר שבו רעש הפאזה של המתנד אינו מגביר את התדירות והוא כפוף ליישום ה- מתנדים אלקטרוניים כמו מתנד קריסטל , מהוד דיאלקטרי, ומהוד דיאלקטרי אדוני.
מתנד אופטו-אלקטרוני
הפעלה בסיסית של ה- OEO
האיור הבא מראה את פעולתו של המתנד האופטו-אלקטרוני ועל ידי תצפית על המעגל המתנד האופטואלקטרוני מתחיל בלייזר גל רציף חודר למוונן העוצמה. הפלט של אפנן עוצמה אופטי מועבר דרך קו עיכוב ארוך של סיבים אופטיים ו לתוך פוטודיודה . האות החשמלי המשופר מוחל ומאושר באמצעות פילטר מעבר פס אלקטרוני.
הפעלה בסיסית של ה- OEO
להשלמת החלל האלקטרוני של אופטו, פלט המסנן מחובר לכניסת ה- RF של אפנן העוצמה. אם רווח החלל גדול מהאובדן, אז המתנד האופטואלקטרוני הוא יתחיל את התנודה. מסנן מעבר הלהקה האלקטרוני בוחר את תדירות מצבי הריצה החופשיים האחרים של החלל שנמצאת מתחת לסף.
OEO שונה ממעגל האופטואלקטרוני שלפני באמצעות הפסד נמוך מאוד של הסיב האופטי קו עיכוב לייצור חלל עם גורם Q עצום גבוה. גורם Q הוא היחס בין האנרגיה המאוחסנת בחלל לבין אובדן החלל. לפיכך אובדן קו עיכוב הסיבים הוא בסדר גודל של 0.2dB / km עם אובדן פחות קטן סיבים ארוכים מאוד מאוחסנים בכמות גדולה של אנרגיה.
בגלל גורם Q, ה- OEO יכול להשיג את הרמה בקלות של 108 והוא יכול לתרגם לאות שעון של 10 GHz עם רעש פאזה של 140 dBc / הרץ בקיזוז של 10 kHz. התרשים הבא מציג ריצוד תזמון נדרש עבור ממיר מאנלוגי לדיגיטלי בקצב דגימה. בגרף, אנו יכולים לראות את השיפור ברטט העיתוי, הנגזר מרעש הפאזה של OEO יש תלות שורש ריבועית הפוכה באורך הסיבים.
מתנד אופטי אלקטרוני רב-לולאי
האיור מראה את מתנד הלולאה הכפול לולאה עם מצב החלל בתוך מסנן מעבר הלהקה. כדי להשיג את גורם ה- Q הגבוה עבור המתנד האופטואלקטרוני צריך להיות אורך הסיבים המרבי. אם אורך הסיבים יגדל הרווח בין מצבי החלל יצטמצם. לדוגמא, אורך של 3 ק'מ של הסיב יניב מרווח מצב חלל של 67 קילוהרץ בערך. מסנן המעבר של הפס החשמלי האיכותי הוא ב -10 GHz עם רוחב פס 3dB של 10MHz. לפיכך יהיו מצבים רבים שאינם מתנודדים להמשיך דרך מסנן מעבר הלהקה החשמלי והוא יכול להופיע במדידת רעשי הפאזה.
מתנד אופטי אלקטרוני רב-לולאי
ישנה שיטה נוספת להפחתת בעיה זו באורך סיבים שני למתנד האופטו-חשמלי. האיור מראה את הדוגמה של סוג זה של OEO. תהיה מערכת מצבי חלל משלה עבור הלולאה השנייה של ה- OEO. אם אורך הלולאה השנייה אינו מכפיל הרמוני של הלולאה הראשונה, מכאן שמצבי החלל לא יחפפו זה לזה ואת זה אנו יכולים לראות באיור. מצד שני המצבים מכל לולאה הקרובים זה לזה יינעלו ויעכבו את הלהקה עוברים את מצבי החלל האחרים.
האיור הבא מציג את ספקטרום הרעש בשלב הלולאה היחידה עם מצבי הצד לצד ספקטרום הלולאה הכפולה כאשר מצב הצד מודחק למטה. חילופי המערכת הם רעש הפאזה וזה ממוצע של הרעש של שתי הלולאות באופן עצמאי, אין רעש פאזה רק לולאה ארוכה. לפיכך, שתי הלולאות תומכות במצבי הצד והן אינן מסולקות לחלוטין, אך הן מדוכאות.
ספקטרום רעש שלב אחד בלולאה
יישום OEO
המתנד האופטואלקטרי בעל ביצועים גבוהים הוא מרכיב מרכזי במגוון היישומים. כמו
- הנדסת חלל
- קישורי תקשורת לווינית
- מערכות ניווט.
- מדידת זמן ותדירות מטאורולוגית מדויקת
- תקשורת אלחוטית קישורים
- טכנולוגיית מכ'ם מודרנית
במאמר זה דנו בתפעול ויישומי מעגל המתנד האופטו-אלקטרוני. אני מקווה שקראתי מאמר זה צברת ידע בסיסי על מעגל המתנד האופטואלקטרוני. אם יש לך שאלות לגבי מאמר זה או לדעת אודות סוגים שונים של מעגלי מתנד עם יישומיו אנא אל תהסס להגיב בסעיף שלהלן. הנה השאלה עבורך, מה הפונקציות של המתנד האופטואלקטרוני?
