Александр Борцов - Квантовый оптоэлектронный генератор

Для сравнения на рис.1.16 и рис.1.17 представлены размеры и виды волоконно-оптической линии задержки ВОЛЗ с оптическим волокном ОВ длиной 10 км с размерами, которые применяются в ОАГ.

Рис.1.33. Вид ВОЛЗ с ОВ длиной 10 км с размерами 100 х 100х20 куб. мм.

Рис.1.34. Вид ВОЛЗ с ОВ длиной 10 км с размерами 100х100х20 куб. мм (б).

Рис.1.35. Вид ВОЛЗ с ОВ длиной 1 км с размерами 20 мм х100мм (в).

Заметим (рис.1.16 и рис.1.17), что геометрические размеры ВОЛЗ длиной 10 км с задержкой 50 мкс составляют примерно 100х100х20 куб. мм., а размеры оптического дискового резонатора ОДР — 100х100х100 куб. мкм. Рекордно малые размеры ВОЛЗ и оптических дисковых резонаторов позволяют производить генераторы СВЧ и КВЧ диапазонов в миниатюрном исполнении с относительно высокими характеристиками по шумам и перестройке частоты.

Централ

Рис.1.36. Экспериментальные результаты спектральной плотности фазовых шумов S (F) малошумящих автогенераторов (АГ) с различными типами резонаторов и АГ с волоконно-оптической линии задержки (ВОЛЗ) центральная (средняя) частота генерации АГ 10ГГц. F — отстройка по радиочастоте от центральной частоты генерации [147]. 1-КР-кварцевый резонатор, 4- ДКР- дисковый диэлектрический резонатор из керамических сплавах, 5- ДДРлС-дисковый диэлектрический резонатор из лейкосапфира, 7-ВОЛЗ — ОАГ с ВОЛЗ с МЦ (задержка в ВОЛЗ 90 мкс), 9-ДДРстР — Дисковый диэлектрический специально стабилизированный резонатор, 10-ФСК — фемто секундный синтезатор, на базе высоко стабилизированного лазера и делителя частоты.

На современном этапе развития техники О ЭГ габаритные размеры ВОЛЗ почти совпадают с габаритными размерами дискового диэлектрического резонатора из лейкосапфира с частотами генерации в диапазоне 10…12ГГц.

Отметим, что ВОЛЗ обладают относительно малыми размерами и линейной топологией (оптическое волокно укладывается виток за витком на дисковую бобину). Полезный объем ОВ составляет 10…20% от общего объема ВОЛЗ. Поэтому в ВОЛЗ относительно просто производить стабилизацию по температуре, чем в резонаторах на лейкосапфире. За счет специальных способов укладки оптического волокна [147] достигается хорошая механическая прочность ВОЛЗ. Такие ВОЛЗ намного меньше, чем монолитные кристаллы из лейкосапфира, имеющие примерно такие же габаритные размеры как максимальные размеры ВОЛЗ, подвержены разрушительным ударным нагрузкам с ускорением в несколько g , которые бывают при эксплуатации радиоэлектронных систем, размещаемых в летательных аппаратах и БПЛА. То есть необходимо отметить данное особое важное свойство линий задержек в О ЭГ с ВОЛЗ. Такие ВОЛЗ и генераторы в целом менее подвержены механическим, акустическим воздействиям и ударным нагрузкам, чем автогенераторы с дисковым диэлектрическим резонатором из монокристалла лейкосапфира. На рис. 1.18 представлены экспериментальные результаты спектральной плотности фазовых шумов S (F) малошумящих автогенераторов традиционных электронных и оптоэлектронных генераторов различных типов.

Из представленных зависимостей [145] (рис. 1.18) анализа можно заключить, что О ЭГ с ВОЛЗ конкурентоспособен с известными электронными автогенераторами и по шумам пока уступают в области отстройки 1 кГц от несущей 10ГГц на 10—15 дБ/Гц автогенератору на сапфире АГ ДДРлС.

В сравнении (рис. 1.18) [145] с автогенераторами с резонаторами КР и ПАВ, О ЭГ с ВОЛЗ имеет выигрыш на 10…20дБ/Гц в области частотных отстроек 1=10 кГц от несущей 10ГГц. ФСК генератор является бесспорным лидером в области малых отстроек 0,001—0,1Гц. Необходимо отметить, что в настоящее время в оптоэлектронном генераторе О ЭГ не реализованы потенциально возможные сверх малые фазовые шумы и сверх малая компактная конструкция.

На рис. 1.19 и 1.20 представлены экспериментальные результаты [156] спектральной плотности фазовых шумов S (F) малошумящих автогенераторов на ДКР и внешний вид ДДРлС (рис. 1.20а).

1.37. Результаты измерений спектральной плотности мощности фазовых шумов S (F) = L (F) малошумящего автогенератора с диэлектрическим керамическим резонатором [156].

Рис.1.38. Общий вид генератора с резонатором из лейкосапфира АГ ДДрС (а)

(а)

Рис.1.39. Генератор с резонатором из лейкосапфира АГ ДДрС, результаты измерений его спектральной плотности мощности фазовых шумов ( S (F) =L (F ), дБм/Гц) (б) (синия линия). Красная линия на графике —фазовые шумы измерительной аппаратуры или предельно измеряемые фазовые шумы в данной схеме измерения [153].