Александр Борцов - Квантовый оптоэлектронный генератор

Таким образом, в общем случае ОЭГ представляет собой автоколебательную систему с диссипацией, в состав которой входит дисперсионная линия задержки. Но, учитывая, что для работы в малошумящих ОЭГ используются узкополосные лазеры с шириной спектральной линии 1 кГц…1 МГц, дисперсией оптического волокна при анализе ОЭГ пренебрегаем. Влияние дисперсии оптического волокна при использовании высокодисперсионных ОВ в ОЭГ рассмотрены в главе 6 настоящей диссертации.

При изменении ФЧХ ВОС, при вариации коэффициентов возбуждения оптических волокон разной длины, входящих в состав ВОЛЗ, А и B частота ОЭГ с ВОЛЗ изменяется. Автором предложены [116—118,146] и запатентованы новые способы управления радиочастотой ОЭГ с помощью оптических и оптоэлектронных методов [119—124].

ОЭГ можно подразделить по типу МИС — с лазерами, ширина полосы которых много меньше и много больше радиочастоты модуляции f . При выполнении условия при частотной или фазовой модуляции лазерного излучения ОЭГ является системой с когерентным фотогетеродинированием или разностным генератором. В таком разностном генераторе возможно осуществить режим самогетеродинирования оптического излучения при фотодетектировании и произвести эффективное подавлением шумов, имеющих электронную и оптическую природу. Физика выигрыша поясняется «очищением спектра» разностного от двух оптических гармоник продетектированного фотодетектором колебания также, как это происходит при традиционном гетеродинном приеме. Далее в одном из разделов этой главы физика этого эффекта в ОЭГ описана более подробно. Схемы построения ОЭГ различают по способу модуляции лазерного излучения и фотодетектированию. В ОЭГ с внешней модуляцией и с ПАМ используется фазовая и амплитудная (соответственно) модуляция лазерного излучения и последующее фотодетектирование, по крайней мере, двух оптических колебаний. Одно из оптических колебаний модулировано по фазе сигналом радиочастотной поднесущей. По способу фотодетектирования эти схемы относятся к схемам с гетеродинным фотодетектированием. В схемах традиционного гетеродинного фотодетектирования, использующихся в лазерной локации, при приеме внешнего оптического излучения модулированное по фазе (или частоте) колебание принимается посредством использования внешнего оптического генератора или гетеродина, оптические колебания которого поступают на светочувствительную площадку ФД вместе с внешним принимаемым оптическим колебанием. В ОЭГ с внешней и прямой модуляцией используется самогетеродинирование , то есть сбиваются на площадке фотодетектора два (или три) оптических колебания (или гармоники с частотами 1),, ,или 2) с частотами, ,которые поступают от одного КЛД.

Н аиболее важным достоинством гетеродинного преобразования является способность сохранения информации о фазе оптического колебания и перенос ее в электрический сигнал фототока ФД. Но при этом при фотоприеме лазерного излучения КЛД происходит перенос фазовых флуктуаций колебаний лазера, определяемых его спонтанным излучением , в фазовые флуктуации радиочастотных колебаний.

В результате самогетеродинирования в нагрузке фотодетектора выделяются радиочастотная поднесущая и фазовые шумы КЛД, выступающего в роли гетеродина (или «самогетеродина»), а спектр колебаний сигнала фототока (при условии малости собственных шумов ФД и шумов НУ) повторяет форму спектра оптических колебаний напряженности поля сигнальной волны, но со сдвигом по частоте вниз ровно на частоту лазера-гетеродина. В спектральном представлении это можно выразить так: спектр оптического сигнала (или СПМ АМ и ФМ шумов) почти без изменений сдвигается в область спектра радиочастоты поднесущей f 0, а при конечной ширине спектра лазера-гетеродина спектр радиочастоты поднесущей f 0(электрического сигнала) дополнительно уширяется.

Задачей подраздела являетсядля разных КГ (лазеров на рубине и неодиме, полупроводниковых КГ и КЛД) установления зависимости отношения уровня спонтанного излучения к уровню вынужденного излучения лазера на его выходе. По существу ниже обоснуем и докажем следующее положение:главным вкладом в формирование фазового шума (ФШ) в ОЭГ является вклад СИ лазера (или КЛД), а спектральная плотность мощности (СПМ) ФШ определяется отношением уровня СИ к уровню вынужденного лазерного излучения, который зависит, главным образом, от отношения населенностей активных носителей на верхнем «излучательном» уровне к общему количеству населенности носителей. Ширина линии СПМ ФШ определяется интенсивностью СИ, которая зависит от времени жизни носителей на излучательном уровне.