оду на основі легованого напівпровідника [13], використанні матеріалу хвилеводу зі зниженою дисперсією показника заломлення [14], а також метод здійснення фазового квазісінхронізма, заснований на сфазірованнимі виведенні випромінювання різницевої частоти з поверхні хвилеводу через металеву дифракційну решітку [14].
Великий прогрес по розглянутій тематиці досягнутий в області СВЧ оптоелектроніки, яка є класичним прикладом одного із сучасних напрямків розвитку науки і техніки, які виникли на стику оптики, фізики твердого тіла і СВЧ-техніки [15], [16]. Методи СВЧ-оптоелектроніки використовуються для передачі, генерації, детектування та обробки аналогових і цифрових СВЧ-сигналів [1].
Традиційні методи генерації НВЧ сигналів з частотами до 100 ГГц мають ряд істотних і, можна сказати, фундаментальних недоліків. При множенні частоти високодобротного резонатора доводиться стикатися з проблемою квадратичного зростання фазового шуму від кратності множення. До цього ще додається проблема узгодження безлічі малошумящих і високодобротних СВЧ-компонентів. Інший традиційний методикою побудови НВЧ генераторів є використання високодобротних СВЧ резонаторів, однак зі збільшенням частоти генерації добротність резонатора падає обернено пропорційно частоті генератора [17]. Важливо відзначити високі вимоги до стабільності матеріалу резонатора по відношенню до зовнішніх впливів. Для сапфірових резонаторів, крім надзвичайно високу вартість, слід відзначити їх високу чутливість до електромагнітних перешкод, а також вимоги підтримання сталості температури і відсутності прискорень.
Найпростіший спосіб підвищення добротності генератора - збільшення тривалості затримки в лінії позитивного зворотного зв'язку. Велика величина втрат на одиницю довжини традиційних коаксіальних НВЧ кабелів не дозволяється створювати лінії зворотного зв'язку з великими часами затримки, до того ж СВЧ кабелі чутливі до радіоперешкод. Для волоконно-оптичних ліній затримки, що реалізуються на основі електрооптичного перетворювача, відрізка оптичного волокна і оптоелектронного перетворювача, навпаки, характерні дуже низькі втрати на одиницю довжини, що призводить до можливості отриманні часів затримки сигналу до 100 мкс при збільшенні довжини оптичного волокна до 20 км. Перевагами таких ліній затримки також є несприйнятливість до радіоперешкод і малі фазові спотворення сигналу [18].
Альтернативою традиційним СВЧ генераторам, яку пропонує СВЧ-оптоелектроніка, є оптоелектронний генератор [18]. Оптоелектронні генератори суттєво відрізняються від традиційних генераторів тим, що позитивний зворотний зв'язок в них утворена оптоелектронної петлею затримки на основі електрооптичного перетворювача, відрізка оптичного волокна оптоелектронного перетворювача. Серед всіх існуючих типів НВЧ генераторів з частотами від 10 до 100 ГГц фазовий шум комерційних оптоелектронних генераторів поступається лише еталонним генераторам. Головною проблемою при створенні оптоелектронних генераторів є високий рівень побічних мод в спектрі генерації.
Мета роботи - дослідження лазерних методів генерації несучих для широкосмугових каналів зв'язку: дослідження ефективності нелінійної генерації в напівпровідникових хвилеводах з модульованим профілем діелектричної проникності, умов фазового квазісінхронізма в таких структурах, ефективності методів придушення побічних мод у спектрах оптоелектронних генераторів.
У дипломі буде проаналізовано ефективність нелінійного перетворення при використанні гофрованого діелектричного хвилеводу. Розглянуто два способи виведення випромінювання різницевої частоти з хвилеводу: через торець і поверхня [20] - [23]. Будуть побудовані тимчасова і частотна моделі оптоелектронного генератора, на основі яких проаналізовані оптоелектронні генератори з одного петлею зворотного зв'язку і СВЧ-оптоелектронними сигнальними процесорами. Вивчено умови стаціонарної генерації для зазначених генераторів [24]. В якості методу придушення небажаних мод в спектрі розглянуті узагальнені оптоелектронні генератори з СВЧ-оптоелектронним процесорами.
1. Фізичні принципи генерації несучих для широкосмугових каналів зв'язку
1.1 Фізичні принципи нелінійного перетворення
При поширенні оптичного випромінювання великої інтенсивності (порядку 104 - 105 В/см) показник заломлення починає істотно залежати від інтенсивності хвилі, що розповсюджується. Залежність компонент поляризованности середовища P i від компонент напруженості зовнішнього поля E i , E j , E k , E m , в нелінійному середовищі описується нелінійним матеріальним рівнянням [6]:
, (1.1)
де - лінійна сприйнятливість (тензор 2-го рангу);
- квадратична нелінійна сприйнятливість (тензор третього рангу);
- кубічна нелінійна сприйнятливість (т...
