مذبذب إلكتروني ضوئي

في مجال الإلكترونيات الضوئية ، فإن المذبذب الإلكتروني الضوئي ( OEO ) عبارة عن دائرة تنتج موجة جيبية إلكترونية متكررة و/أو إشارات موجية ضوئية مستمرة معدلة .

يعتمد المذبذب الكهروضوئي على تحويل طاقة الضوء المستمر من ليزر الضخ إلى إشارات ترددات الراديو أو الموجات الميكروية أو الموجات المليمترية . يتميز هذا المذبذب بمعامل جودة (Q) عالٍ جدًا واستقرار ممتاز ، بالإضافة إلى خصائص وظيفية أخرى يصعب تحقيقها باستخدام المذبذبات الإلكترونية . وينتج سلوكه الفريد عن استخدام مكونات كهروضوئية وفوتونية ، والتي تتميز عمومًا بكفاءة عالية وسرعة فائقة وتشتت منخفض في نطاق ترددات الموجات الميكروية.

في المذبذب الإلكتروني البصري، لا تزداد ضوضاء الطور للمذبذب مع التردد الذي تخضع له التطبيقات الأخرى بواسطة المذبذبات الإلكترونية مثل مذبذبات بلورات الكوارتز ، أو الرنانات العازلة ، أو الرنانات الياقوتية، أو الرنانات العازلة الهوائية.

تم تقديم OEO في أوائل التسعينيات. ^{[ 1 ]}

ومنذ ذلك الحين، تم تحسين الخصائص الرئيسية للجهاز بشكل مستمر.

تستخدم معظم المذبذبات الكهروضوئية خصائص نقل مُعدِّل ضوئي مع خط تأخير بالألياف الضوئية لتحويل طاقة الضوء إلى إشارات مرجعية مستقرة ونقية طيفيًا بترددات الراديو/الميكروويف. يُدخل ضوء الليزر إلى مُعدِّل كهروضوئي، ثم يُمرَّر خرجه عبر ألياف ضوئية طويلة ويُكشف بواسطة كاشف ضوئي . يُضخَّم خرج الكاشف الضوئي ويُرشَّح، ثم يُعاد إلى المنفذ الكهربائي للمُعدِّل. يدعم هذا التكوين تذبذبات ذاتية الاستدامة، بتردد يُحدَّد بطول تأخير الألياف، وإعداد انحياز المُعدِّل، وخصائص تمرير النطاق للمرشح. كما يوفر مخرجات كهربائية وبصرية. تشمل شروط التذبذبات ذاتية الاستدامة الجمع المتماسك للموجات الجزئية في كل اتجاه حول الحلقة، وكسب الحلقة الذي يتجاوز خسائر الموجات الدائرية فيها. يعني الشرط الأول إمكانية استدامة جميع الإشارات التي تختلف في الطور بمضاعفات 2π عن الإشارة الأساسية. وبالتالي، فإن تردد التذبذب محدود فقط باستجابة التردد المميزة للمعدِّل وإعدادات المرشح، مما يُلغي جميع التذبذبات المستدامة الأخرى. ويشير الشرط الثاني إلى أنه مع قدرة إدخال ضوئية كافية، يمكن الحصول على تذبذبات مستدامة ذاتيًا دون الحاجة إلى مُضخِّم الترددات الراديوية/الميكروويف في الدائرة.

تستخدم المذبذبات الكهروضوئية المصغرة رنانات ضوئية بنمط الهمس بدلاً من خط التأخير. رنانات الهمس الضوئية عبارة عن هياكل عازلة متناظرة محورياً، يتراوح حجمها من عشرات الميكرومترات إلى بضعة ملليمترات ، ويمكنها حصر الضوء في حجم صغير. تمثل هذه الأنماط حلولاً لمعادلة ماكسويل ، وهي عبارة عن موجات تنتشر بالقرب من سطح هياكل الرنان، على طول محيطها. ^{[ 2 ]}

يتم تحديد عامل الجودة (Q) للمذبذب الكهروضوئي من التردد المركزي للرنان f ₀ وتأخير المجموعة τ

${\displaystyle Q={\omega _{0}\tau \over 2}=\pi f_{0}{nL \over c_{0}},}$

حيث n هو معامل الانكسار، و L هو طول الألياف البصرية و c ₀ هي سرعة الضوء في الفراغ.

يُعدّ جهاز OEO عالي الأداء عنصرًا أساسيًا في العديد من التطبيقات، مثل

• تكنولوجيا الرادار الحديثة،
• هندسة الطيران والفضاء،
• روابط الاتصالات عبر الأقمار الصناعية،
• أنظمة الملاحة،
• قياسات دقيقة للوقت والتردد في علم القياس،
• توزيع الساعة المرجعية، ^{[ 3 ]} و
• روابط اتصالات لاسلكية عالية معدل نقل البيانات ومدعومة بصريًا، بما في ذلك تقنية الراديو عبر الألياف .

• مذبذب خط التأخير

• الخصائص الرئيسية وقضايا التصميم لمذبذب إلكتروني ضوئي ، 2015
• كروي مجهري مفلطح للغاية كمرنان بصري
• الرنانات البلورية تضيف خصائص إلى الأجهزة الضوئية ، 17 فبراير 2010