Статья

Название статьи АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ ФОТОПРЕОБРАЗОВАНИЯ НА НЕЛИНЕЙНОЙ ЕМКОСТИ
Автор Г.Г. Червяков
Рубрика РАЗДЕЛ I. НАНОЭЛЕКТРОНИКА
Месяц, год 09, 2015
Индекс УДК 621.383.06:621.391.94
DOI
Аннотация Развитие оптико-волоконных сетей передачи информации требует поиска новых решений, позволяющих значительно повысить их пропускную способность. Одним из возможных вариантов является использование для этих целей нелинейных емкостей, характерных для ряда полупроводниковых приборов. Их достоинство состоит в отсутствии потерь при преобразовании и значительном снижении шумовых свойств процесса преобразования. С целью обобщения анализа принята произвольная вольт-амперная характеристика емкости. Анализ процесса проведен для случая демодуляции сложного группового сигнала с микроволновой поднесущей, которым модулировано когерентное оптическое излучение. Решение основано на соотношении Мэнли-Роу, позволяющем определить основные параметры процесса демодуляции нелинейной емкостью и найти оптимальные режимы по шумовым и усилительным свойствам. Рассматриваются различные варианты и режимы преобразования. Показано, что в ёмкостных фотопреобразователях могут реализовываться следующие режимы: с нерегенеративным усилением за счет преобразования частоты вверх (нерегенеративный преобразователь); с регенеративным усилением и преобразованием частоты сигнала 1 вниз при п < 1 (с ослаблением при преобразовании) или вверх при п > 1 (с усилением при преобразовании); с регенеративным усилением на частоте 1 без преобразования частоты (усилитель с холостым контуром или вырожденный усилитель). В результате проведенного анализа выявлено, что при преобразовании на нелинейной емкости шумы ниже, чем нелинейной проводимости, за счет отсутствия теплового и дробового шумов и основным источником шумов остается дробовый шум постоянной составляющей фототока; причиной усиления в процессе преобразования является как параметрический эффект, так и регенерация. Таким образом, полученные результаты позволяют использовать ранее мало исследованные физические явления в полупроводниковых материалах и приборах и могут оказаться полезными для разработчиков элементов и систем оптического диапазона.

Скачать в PDF

Ключевые слова Фотопреобразование; нелинейная емкость; демодуляция; радиочастотное гетеродинирование.
Библиографический список 1. Белоусов А.А., Вольхин Ю.Н., Гамиловская А.В., Дубровская А.А. Теоретическое и экспериментальное моделирование сверхширокополосных аналоговых радиофотонных трактов диапазона СВЧ // Материалы V юбилейной общероссийской конференции, Омск, 7-8 октября 2014 г.
2. Белкин М.Е., Сигов А.С. Новое направление фотоники – сверхвысокочастотная оптоэлектроника // Российский экономический журнал. – 2009. – Т. 54, № 8. – С. 901-914.
3. Гуськов Ю.Н., Жибуртович Р.Ю. Технология разработки БРЛС с АФАР // Вопросы радиоэлектроники. – 2014. – Вып. 3. – С. 27-57.
4. Алексеев Ю.И., Демьяненко A.B. Детектирование оптических амплитудно-
модулированных колебаний лавинно-пролетными диодами // Радиотехника. – 2008. – № 11. – С. 80-82.
5. Зайцев Д.Ф. Нанофотоника и ее применение.  М.: Актеон, 2014. – 445 с.
6. Белоусов А.А., Вольхин Ю.Н., Дубровская А.А. Обзор и исследование возможных вариантов реализации аналоговых процессов в диапазоне СВЧ с использованием методов и средств радиофотоники // Материалы V юбилейной общероссийской конференции, Омск,7-8 октября 2014 г.
7. Алексеев Ю.И., Демьяненко A.B. Твердотельный многофункциональный оптоэлектронный модуль // Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. – 2008. – № 4. – С. 70-74.
8. Capmany J. and Novak D. Microwave photonics combines two worlds // Nat. Photonics. – 2007. – No. 1. – P. 319-330.
9. Yao J. Microwave photonics // J. Lightwave Technol. – 2009. – Vol. 27, No. 3. – P. 314-335.
10. Uricketal V.J. Long-haul analog photonics // J. Lightwave Technol. – 2011. – Vol. 29, No. 1. – P. 182
11. C.H. Cox III and E.I. Ackerman. Recent advances in high-frequency (> 10 GHz) microwave photonic links // in Optical Fiber Telecommunications VIB, I.P. Kaminow, T. Li and A.E. Willner, Eds., Academic Press, 2013.
12. Manley J.M., Rowe H.E. Proc. Inst. Radio Eng. 44 (1956) 904.
13. Осадчий Е.Н., Червяков Г.Г. Низкочастотный шум в резистивных смесителях СВЧ на гетоструктурных НЕМт–транзисторах // Труды НТК. Ч. 2. Нанотехнологии 2010, 19-24 сент. 2010 – Дивноморское, Россия, 2010. – С. 127-129.
14. Marpaung D. et al. Integrated microwave photonics // Laser Photonics Rev. – 2013. – No. 7. – P. 506.
15. Urick V.J., McKinney J.D. and Williams K.J. Fundamentals of Microwave Photonics, John Wiley & Sons (December 2014).
16. Белоусов А.А., Вольхин Ю.Н., Дубровская А.А. Обзор и исследование возможных вариантов реализации сверхширокополосных детекторов, смесителей и других аналоговых процессоров диапазона СВЧ с использованием методов и средств радиофотоники // Обмен опытом в области создания сверхширокополосных радиоэлектронных систем: материалы науч.-техн. конф. – Омск: ЦКБА, 2014. – С. 37-61.
17. Ma L., Ghelfi P., Yao M., Berizzi F., and Bogoni A. Demonstration of optical sample parallelisation for high speed photonic assisted ADCs // Electron. Lett. – 2011. – Vol. 47 (5). – P. 333-335.
18. Ghelfi P., Scotti F., Nguyen A.T., Serafino G., and Bogoni A. Ultra stable radar signal from a photonics-assistcd transceivor based on single vode-lockinglaser // in Conference on Optical Fiber Communication and the National Fiber Optic Engineers Conference (OFC/NFOTC'11), 2011.
19. Doylend J.K., Heck M.J.R., Bovington J.T., Peters J.D., Coldren L,A., md J.E. Bowers. Two-dimensional free-space beam steering with an optical phased array on silicon-on-insulator // Op t . Express. – 2011. – Vol. 19 (22). – P. 21595-21604.
20. Llorente R., Morant M., Amiot N., and Uguen B. Novel photonic analog-to-digital converter architecture for precise localization of ultra-wide band radio transmitters // IEEE J.Sel.Areas Comm. – 2011. – No. 29 (6). – P. 1321-1327.

Comments are closed.