Optoelectronics micreathonn, mar a thugann an t-ainm le fios, is é crosbhóthar an mhicreathonnáin agusoptoelectronicsIs tonnta leictreamaighnéadacha iad micreathonnta agus tonnta solais, agus tá na minicíochtaí go leor difríochtaí, agus tá na comhpháirteanna agus na teicneolaíochtaí a fhorbraítear ina réimsí faoi seach an-difriúil. I gcomhcheangal, is féidir linn leas a bhaint as a chéile, ach is féidir linn feidhmeanna agus tréithe nua a fháil atá deacair a bhaint amach faoi seach.
Cumarsáid optúilIs sampla den scoth é den chomhcheangal micreathonnta agus fótaileictreon. I gcumarsáid gan sreang teileafóin agus teileagraif luath, giniúint, iomadú agus glacadh comharthaí, úsáideadh gléasanna micreathonnta go léir. Úsáidtear tonnta leictreamaighnéadacha ísealminicíochta ar dtús toisc go bhfuil an raon minicíochta beag agus go bhfuil acmhainn tarchuir an chainéil beag. Is é an réiteach ná minicíocht an chomhartha tarchuir a mhéadú, dá airde an mhinicíocht, is mó acmhainní speictrim. Ach tá an caillteanas iomadú san aer ag an gcomhartha ardminicíochta mór, ach is furasta bac a chur air freisin le constaicí. Má úsáidtear cábla, tá an caillteanas mór ar an gcábla, agus is fadhb í an tarchur fad-achair. Is réiteach maith ar na fadhbanna seo teacht chun cinn cumarsáide snáithíní optúla.Snáithín optúiltá caillteanas tarchuir an-íseal aige agus is iompróir den scoth é chun comharthaí a tharchur thar achair fhada. Tá raon minicíochta na dtonnta solais i bhfad níos mó ná raon minicíochta na micreathonnta agus is féidir leo go leor bealaí éagsúla a tharchur ag an am céanna. Mar gheall ar na buntáistí seo a bhaineann letarchur optúil, tá cumarsáid snáithíní optúla anois mar chnámh droma tarchuir faisnéise an lae inniu.
Tá stair fhada ag cumarsáid optúil, tá an taighde agus an cur i bhfeidhm an-leathan agus aibí, níl mé ag rá níos mó anseo. Tugann an páipéar seo isteach go príomha ábhar taighde nua i réimse na n-optoelectronics micreathonnta le blianta beaga anuas seachas cumarsáid optúil. Úsáideann optoelectronics micreathonnta go príomha na modhanna agus na teicneolaíochtaí i réimse na n-optoelectronics mar iompróir chun feidhmíocht agus cur i bhfeidhm a fheabhsú agus a bhaint amach atá deacair a bhaint amach le comhpháirteanna leictreonacha micreathonnta traidisiúnta. Ó thaobh an chur i bhfeidhm de, áirítear na trí ghné seo a leanas go príomha leis.
Is é an chéad cheann úsáid optoelectronics chun comharthaí micreathonn ardfheidhmíochta, íseal-torainn a ghiniúint, ón mbanda-X go dtí an banda THz.
Sa dara háit, próiseáil comhartha micreathonnáin. Lena n-áirítear moill, scagadh, comhshó minicíochta, glacadh agus mar sin de.
Sa tríú háit, tarchur comharthaí analógacha.
San alt seo, ní thugann an t-údar isteach ach an chéad chuid, giniúint comhartha micreathonnta. Gintear tonnta micreathonnta traidisiúnta go príomha le comhpháirteanna micrileictreonacha iii_V. Tá na pointí seo a leanas a theorainneacha: Ar dtús, i minicíochtaí arda amhail 100GHz os a chionn, is féidir le micrileictreonaic thraidisiúnta níos lú agus níos lú cumhachta a tháirgeadh, agus i gcomhartha THz le minicíocht níos airde, ní féidir leo aon rud a dhéanamh. Ar an dara dul síos, chun torann céime a laghdú agus cobhsaíocht minicíochta a fheabhsú, ní mór an fheiste bhunaidh a chur i dtimpeallacht teochta an-íseal. Ar an tríú dul síos, tá sé deacair raon leathan tiontaithe minicíochta modhnú minicíochta a bhaint amach. Chun na fadhbanna seo a réiteach, is féidir le teicneolaíocht optoelectronach ról a imirt. Déantar cur síos ar na príomhmhodhanna thíos.
1. Trí mhinicíocht dhifriúil dhá chomhartha léasair minicíochta difriúla, úsáidtear fóta-bhrathadóir ardmhinicíochta chun comharthaí micreathonnta a thiontú, mar a thaispeántar i bhFíor 1.
Fíor 1. Léaráid sceimteach de mhicreathonnta a ghintear ag minicíocht dhifriúil dhá cheannléasair.
Is iad na buntáistí a bhaineann leis an modh seo ná struchtúr simplí, gur féidir leis tonnta milliméadair minicíochta thar a bheith ard agus fiú comhartha minicíochta THz a ghiniúint, agus trí mhinicíocht an léasair a choigeartú is féidir raon leathan tiontaithe minicíochta tapa, minicíocht scuabtha, a dhéanamh. Is é an míbhuntáiste ná go bhfuil leithead líne nó torann céime an chomhartha minicíochta difríochta a ghintear ag dhá chomhartha léasair neamhghaolmhara sách mór, agus nach bhfuil an chobhsaíocht minicíochta ard, go háirithe má úsáidtear léasar leathsheoltóra le toirt bheag ach leithead líne mór (~MHz). Mura bhfuil na ceanglais meáchain toirte córais ard, is féidir leat léasair stáit sholadaigh ísealtorainn (~kHz) a úsáid,léasair snáithíní, cuas seachtrachléasair leathsheoltóra, etc. Ina theannta sin, is féidir dhá mhodh éagsúla comharthaí léasair a ghintear sa chuas léasair céanna a úsáid freisin chun minicíocht dhifriúil a ghiniúint, ionas go bhfeabhsaítear feidhmíocht chobhsaíochta minicíochta micreathonnta go mór.
2. Chun an fhadhb a réiteach go bhfuil an dá léasar sa mhodh roimhe seo neamhchomhleanúnach agus go bhfuil an torann céime comhartha a ghintear ró-mhór, is féidir an comhleanúnachas idir an dá léasar a fháil tríd an modh glasála céime glasála minicíochta insteallta nó an ciorcad glasála céime aiseolais dhiúltaigh. Taispeánann Fíor 2 feidhmchlár tipiciúil de ghlasáil insteallta chun iolraithe micreathonnta a ghiniúint (Fíor 2). Trí chomharthaí reatha ardmhinicíochta a instealladh go díreach i léasar leathsheoltóra, nó trí mhodhnóir céime LinBO3 a úsáid, is féidir comharthaí optúla iolracha de mhinicíochtaí difriúla le spásáil minicíochta comhionann a ghiniúint, nó cíora minicíochta optúla. Ar ndóigh, is é an modh a úsáidtear go coitianta chun cíor minicíochta optúil speictrim leathan a fháil ná léasar mód-ghlasáilte a úsáid. Roghnaítear aon dá chomhartha cíor sa chíor minicíochta optúil a ghintear trí scagadh agus instealladh isteach i léasar 1 agus 2 faoi seach chun glasáil minicíochta agus céime a bhaint amach faoi seach. Toisc go bhfuil an chéim idir na comharthaí cíor difriúla den chíor minicíochta optúil réasúnta cobhsaí, ionas go bhfuil an chéim choibhneasta idir an dá léasar cobhsaí, agus ansin tríd an modh minicíochta difríochta mar a thuairiscítear roimhe seo, is féidir an comhartha micreathonnta minicíochta ilfhillte den ráta athrá cíor minicíochta optúil a fháil.
Fíor 2. Léaráid sceitseach de chomhartha dúbailte minicíochta micreathonnta a ghintear trí ghlasáil minicíochta insteallta.
Bealach eile chun torann céime coibhneasta an dá léasar a laghdú ná PLL optúil aiseolais dhiúltaigh a úsáid, mar a thaispeántar i bhFíor 3.
Fíor 3. Léaráid sceimteach de OPL.
Tá prionsabal an PLL optúil cosúil le prionsabal an PLL i réimse na leictreonaice. Déantar difríocht chéime an dá léasair a thiontú ina chomhartha leictreach le fóta-bhrathadóir (atá coibhéiseach le brathadóir céime), agus ansin faightear an difríocht chéime idir an dá léasar trí mhinicíocht dhifríochta a dhéanamh le foinse comhartha micreathonnta tagartha, a aimplítear agus a scagtar agus ansin a bheathraítear ar ais chuig aonad rialaithe minicíochta ceann de na léasair (i gcás léasair leathsheoltóra, is é an sruth insteallta é). Trí lúb rialaithe aiseolais dhiúltaigh den sórt sin, glasáiltear an chéim minicíochta coibhneasta idir an dá chomhartha léasair leis an gcomhartha micreathonnta tagartha. Is féidir an comhartha optúil comhcheangailte a tharchur ansin trí shnáithíní optúla chuig fóta-bhrathadóir in áit eile agus é a thiontú ina chomhartha micreathonnta. Tá an torann céime a eascraíonn as an gcomhartha micreathonnta beagnach mar an gcéanna le torann an chomhartha tagartha laistigh de bhandaleithead an lúb aiseolais dhiúltaigh chéimghlasáilte. Tá an torann céime lasmuigh den bhandaleithead cothrom le torann céime coibhneasta an dá léasar neamhghaolmhara bunaidh.
Ina theannta sin, is féidir an foinse comhartha micreathonnta tagartha a thiontú ag foinsí comhartha eile trí dhúbailt minicíochta, minicíocht roinnteora, nó próiseáil minicíochta eile, ionas gur féidir an comhartha micreathonnta minicíochta níos ísle a il-dhúbailt, nó a thiontú ina chomharthaí RF, THz ardminicíochta.
I gcomparáid le glasáil minicíochta insteallta, ní féidir ach dúbailt minicíochta a fháil, tá lúba céimghlasáilte níos solúbtha, is féidir leo minicíochtaí beagnach treallacha a tháirgeadh, agus ar ndóigh níos casta. Mar shampla, úsáidtear an cíor minicíochta optúil a ghintear ag an modúlóir fótaileictreach i bhFíor 2 mar fhoinse solais, agus úsáidtear an lúb céimghlasáilte optúil chun minicíocht an dá léasar a ghlasáil go roghnach leis an dá chomhartha cíor optúil, agus ansin comharthaí ardmhinicíochta a ghiniúint tríd an minicíocht difríochta, mar a thaispeántar i bhFíor 4. Is iad f1 agus f2 minicíochtaí comhartha tagartha an dá PLLS faoi seach, agus is féidir comhartha micreathonn de N*frep+f1+f2 a ghiniúint tríd an minicíocht difríochta idir an dá léasar.
Fíor 4. Léaráid sceitseach de ghiniúint minicíochtaí treallacha ag baint úsáide as cíora minicíochta optúla agus PLLS.
3. Bain úsáid as léasar cuisle faoi ghlas mód chun comhartha cuisle optúil a thiontú ina chomhartha micreathonn trídbrathadóir fótachódóra.
Is é príomhbhuntáiste an mhodha seo gur féidir comhartha a fháil le cobhsaíocht minicíochta an-mhaith agus torann céime an-íseal. Trí mhinicíocht an léasair a ghlasáil go speictream trasdula adamhach agus móilíneach an-chobhsaí, nó cuas optúil thar a bheith cobhsaí, agus trí úsáid a bhaint as aistriú minicíochta córais féin-dhúblaithe um dhíchur minicíochta agus teicneolaíochtaí eile, is féidir linn comhartha cuisle optúil an-chobhsaí a fháil le minicíocht athrá an-chobhsaí, chun comhartha micreathonnta a fháil le torann céime thar a bheith íseal. Fíor 5.
Fíor 5. Comparáid idir torann céime coibhneasta foinsí comhartha éagsúla.
Mar sin féin, toisc go bhfuil an ráta athrá cuisle comhréireach inbhéartach le fad cuas an léasair, agus go bhfuil an léasar traidisiúnta mód-ghlasáilte mór, tá sé deacair comharthaí micreathonnta ardmhinicíochta a fháil go díreach. Ina theannta sin, cuireann méid, meáchan agus tomhaltas fuinnimh léasair cuislithe traidisiúnta, chomh maith leis na ceanglais chomhshaoil diana, teorainn lena bhfeidhmeanna saotharlainne den chuid is mó. Chun na deacrachtaí seo a shárú, cuireadh tús le taighde le déanaí sna Stáit Aontaithe agus sa Ghearmáin ag baint úsáide as éifeachtaí neamhlíneacha chun cíora optúla minicíochta-chobhsaí a ghiniúint i gcuasa optúla mód chirp an-bheag, ardchaighdeáin, a ghineann comharthaí micreathonnta ardmhinicíochta íseal-torainn ina dhiaidh sin.
4. ocsaileoir optúil leictreonach, Fíor 6.
Fíor 6. Léaráid sceimteach d'ascailteoir cúpláilte fótaileictreach.
Ceann de na modhanna traidisiúnta chun micreathonnta nó léasair a ghiniúint ná lúb dúnta féin-aiseolais a úsáid, fad is mó an gnóthachan sa lúb dúnta ná an caillteanas, is féidir leis an luaineacht féin-spreagtha micreathonnta nó léasair a tháirgeadh. Dá airde fachtóir cáilíochta Q an lúibe dúnta, is ea is lú an torann céime nó minicíochta comhartha a ghintear. Chun fachtóir cáilíochta an lúibe a mhéadú, is é an bealach díreach ná fad an lúibe a mhéadú agus an caillteanas iomadúcháin a íoslaghdú. Mar sin féin, is féidir le lúb níos faide tacú le giniúint ilmhodhanna luainíochta de ghnáth, agus má chuirtear scagaire bandaleithead caol leis, is féidir comhartha luainíochta micreathonnta íseal-torainn aon-mhinicíochta a fháil. Is foinse comhartha micreathonnta é ocsailitheoir cúpláilte fótaileictreach bunaithe ar an smaoineamh seo, baineann sé úsáid iomlán as tréithe caillteanas iomadúcháin íseal an tsnáithín, ag baint úsáide as snáithín níos faide chun luach Q an lúibe a fheabhsú, is féidir comhartha micreathonnta a tháirgeadh le torann céime an-íseal. Ó moladh an modh sna 1990idí, tá taighde fairsing agus forbairt shuntasach déanta ar an gcineál seo ocsailitheoir, agus tá ocsailitheoirí cúpláilte fótaileictreach tráchtála ann faoi láthair. Le déanaí, forbraíodh oscillators fótaileictreacha ar féidir a minicíochtaí a choigeartú thar raon leathan. Is é an phríomhfhadhb a bhaineann le foinsí comhartha micreathonnta atá bunaithe ar an ailtireacht seo ná go bhfuil an lúb fada, agus go méadófar go suntasach an torann ina shreabhadh saor (FSR) agus a mhinicíocht dhúbailte. Ina theannta sin, tá na comhpháirteanna fótaileictreacha a úsáidtear níos mó, tá an costas ard, tá sé deacair an toirt a laghdú, agus tá an snáithín níos faide níos íogaire do shuaitheadh comhshaoil.
Tugtar isteach go hachomair thuas roinnt modhanna chun fótaileictreon comharthaí micreathonnta a ghiniúint, chomh maith lena mbuntáistí agus a míbhuntáistí. Ar deireadh, tá buntáiste eile ag baint le húsáid fótaileictreon chun micreathonnta a tháirgeadh, is é sin gur féidir an comhartha optúil a dháileadh tríd an snáithín optúil le caillteanas an-íseal, tarchur fad-achair chuig gach críochfort úsáide agus ansin a thiontú ina chomharthaí micreathonnta, agus tá an cumas chun cur i gcoinne cur isteach leictreamaighnéadach feabhsaithe go suntasach ná comhpháirteanna leictreonacha traidisiúnta.
Is chun críocha tagartha den chuid is mó atá an t-alt seo scríofa, agus i dteannta le taithí taighde agus taithí an údair féin sa réimse seo, tá míchruinneas agus neamhthuigbheáil ann, tuig le do thoil.
Am an phoist: 03 Eanáir 2024