Управляемые по частоте опто-электронные автогенераторы СВЧ и ВЧ диапазона с подкачкой квантово-размерным лазерным диодом

• Автор: Борцов, Александр Анатольевич
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 337 с. : ил.

АННОТАЦИЯ
Диссертация посвящена исследованию способов управления частотой генерации оптоэлектронного автогенератора (ОАГ) с волоконно-оптической линией задержки (BOJI3) с подкачкой квантово-размерным лазерным диодом (КЛД), работающего в СВЧ диапазоне (8-12 ГГц), а также в ВЧ диапазоне (5-100МГц). Особенностью ОАГ является то, что в качестве модулированного источника света (МИС) используется квантово-размерного лазерный диод (КЛД).
В работе впервые проведен анализ различных методов оптического и электронного управления частотой ОАГ с ВОЛЗ с КЛД. Особое внимание уделено рассмотрению методов управления частотой ОАГ ВОЛЗ при изменении условий возбуждения составной дифференциальной ВОЛЗ , а также током смещения квантово-размерного лазерного диода. Проведен теоретический и экспериментальный анализ ФЧХ и АЧХ квантоворазмерного лазерного диода. Исследованы коэффициенты передачи КЛД, его АЧХ и ФЧХ с учетом различных превышений тока накачки над
пороговым значением. Построена теоретическая модель ОАГ на основе дифференциальных уравнений с запаздывающей обратной связью (ЗОС) с учетом сложной топологии ВОЛЗ и изменяющихся коэффициентов возбуждения оптических каналов ВОЛЗ. Реализованы экспериментальные образцы ОАГ ВОЛЗ в СВЧ диапазоне, а также в ВЧ диапазоне.
На основании теоретических и экспериментальных исследований методов управления частотой генерации ОАГ ВОЛЗ с подкачкой квантоворазмерным лазерным диодом сделаны выводы по оптимизации параметров ОАГ с ВОЛЗ, по использованию в ОАГ оптических направленных ответвителей Y- и X- типов, по выбору токов смещения КЛД, оптимизации параметров световодов. Экспериментальные исследования показали эффективность применения ОАГ ВОЛЗ в современных радиотехнических и оптоэлектронных системах в качестве управляемых

источников высокостабильных колебаний, подтвердили достоверность полученных теоретических результатов, и основанных на них рекомендаций по улучшению статических и динамических характеристик ОАГ ВОЛЗ.

ГЛАВА1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ОПТО-ЭЛЕКТРОННОГО ГЕНЕРАТОРА (ОАГ) НА ОСНОВЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ С ЗАПАЗДЫВАНИЕМ
1.1 Принцип действия ОАГ. Функциональная схема ОАГ с дифференциальной ВОЛЗ
1.2 Определение коэффициентов передачи элементов ОАГ ВОЛЗ
1.3 Уравнения ОАГ с дифференциальной ВОЛЗ
1.4 Математическая модель ОАГ ВОЛЗ на основе укороченных дифференциальных уравнений с запаздыванием
1.5 Анализ укороченных дифференциальных уравнений с запаздыванием автономного ОАГ ВОЛЗ
1.6 Анализ переходных процессов в ОАГ ВОЛЗ. Время установления частоты и амплитуды генерации ОАГ ВОЛЗ
1.7 Анализ управления частотой сигнала генерации
ОАГ с дифференциальной ВОЛЗ в стационарном режиме
1.8 Параметрическая и долговременная нестабильность частоты ОАГ с ВОЛЗ
1.9 Краткие выводы к Главе
ГЛАВА 2. УПРАВЛЕНИЕ ЧАСТОТОЙ ГЕНЕРАЦИИ ОАГ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ ТОКА СМЕЩЕНИЯ КВАНТОВОРАЗМЕРНОГО МЕЗАПОЛОСКОВОГО ЛАЗЕРНОГО ДИОДА (КЛД)
2.1.Квантово-размерный лазерный диод (КЛД) в
2.2 Дифференциальные уравнения и коэффициент передачи КЛД
слабой частотной зависимости проводимостей Уц и У22 частотные свойства управляющего сопротивления ОАГ СВОЛЗ определяются собственно данным фильтром, а его фазовая характеристика в основном будет зависеть от величины задержки Т в ВОЛЗ, т. е. основную роль будет играть взаимная проводимость фильтра У^Цсо).
Как правило, величина задержки электрического сигнала в ВОЛЗ Т составляет 0,01-10 мкс, что соответствует запаздыванию высокочастотного сигнала на 1-1000 периодов. Это приводит к возникновению ряда частот сок, на которых возможны колебания.
В общем случае в основной полосе прозрачности резонансного радиочастотного фильтра, образованным радиоэлектронным контуром и СВОЛЗ может располагаться А—частот генерации или мод, количество которых определяется частотной полосой прозрачности фильтра.
Особенностью составных ВОЛЗ на базе двух или нескольких ВС разной длины являются наличие в АЧХ ВОЛЗ режекторной характеристики . При этом при условии Что частоты режекции близки к частотам соседних типов колебаний , такие СВОЛЗ можно использовать , подбирая разные длины ВС для подавления соседних типов колебаний в ОАГ. При этом осуществляется режим одночастотной генерации в ОАГ
В зависимости от выполнения условий устойчивости для каждой из N мод стационарные автоколебания в таких АГ возможна генерациия , как на одной, так и на нескольких частотах одновременно [41-44, 63].
Рассмотрим группу из N частот (мод), расположенных вблизи резонансной частоты радиочастотного фильтра соф. Выберем в качестве опорной частоту стационарных колебаний соа, которая расположена вблизи резонансной частоты фильтра со,/, и, в общем случае, близка к частоте генерации сщ,. Будем искать решение (1.28) в виде
V,(0 =Ке[и г(1)ЕХР(/соп0], (1.30)