ऑप्टो-इलेक्ट्रॉनिक ऑसिलेटर: Difference between revisions

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एक ऑप्टो-इलेक्ट्रॉनिक ऑसिलेटर निरंतर प्रकाश ऊर्जा को एक [[पंप लेजर]] से [[ आकाशवाणी आवृति |आकाशवाणी आवृति]] (आरएफ), [[माइक्रोवेव]] या एमएम-वेव सिग्नल में परिवर्तित करने पर आधारित है। ओईओ की विशेषता बहुत उच्च गुणवत्ता वाले कारक (क्यू) और [[स्थिरता (गणित)]], साथ ही साथ अन्य कार्यात्मक विशेषताएं हैं जो इलेक्ट्रॉनिक ऑसिलेटर के साथ आसानी से प्राप्त नहीं की जाती हैं। इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल (ई/ओ) और [[फोटोनिक]] घटकों के उपयोग से इसका अनूठा व्यवहार परिणाम होता है, जो सामान्यतः माइक्रोवेव फ्रीक्वेंसी शासन में उच्च दक्षता, उच्च गति और कम फैलाव (ऑप्टिक्स) की विशेषता होती है।
एक ऑप्टो-इलेक्ट्रॉनिक ऑसिलेटर निरंतर प्रकाश ऊर्जा को [[पंप लेजर]] से [[ आकाशवाणी आवृति |रेडियो आवृति]] (आरएफ) [[माइक्रोवेव|सूक्ष्मतरंग]] या एमएम-तरंग संकेत में परिवर्तित करने पर आधारित होता है। ओईओ की विशेषता बहुत उच्च गुणवत्ता वाले कारक (क्यू) और [[स्थिरता (गणित)]] है इन्ही के साथ ही साथ अन्य कार्यात्मक विशेषताएं हैं जो इलेक्ट्रॉनिक ऑसिलेटर के साथ आसानी से प्राप्त नहीं की जा सकती हैं। इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल (ई/ओ) और [[फोटोनिक]] घटकों के उपयोग से इसका विचित्र व्यवहार परिणाम होता है, जो सामान्यतः सूक्ष्मतरंग आवृत्ति शासन में उच्च दक्षता उच्च गति और कम फैलाव (ऑप्टिक्स) की विशेषता होती है।


ओईओ में, ऑसिलेटर का [[चरण शोर|चरण ध्वनि]] आवृत्ति के साथ नहीं बढ़ता है जो इलेक्ट्रॉनिक ऑसिलेटर्स जैसे क्वार्ट्ज क्रिस्टल ऑसिलेटर्स, डाइइलेक्ट्रिक रेज़ोनेटर, नीलम रेज़ोनेटर या एयर-डाइइलेक्ट्रिक रेज़ोनेटर द्वारा अन्य कार्यान्वयन के अधीन है।
ओईओ में ऑसिलेटर का [[चरण शोर|चरण ध्वनि]] आवृत्ति के साथ नहीं बढ़ता है जो कि इलेक्ट्रॉनिक ऑसिलेटर्स जैसे क्वार्ट्ज क्रिस्टल ऑसिलेटर्स, डाइइलेक्ट्रिक रेज़ोनेटर, नीलम रेज़ोनेटर या एयर-डाइइलेक्ट्रिक रेज़ोनेटर द्वारा अन्य कार्यान्वयन के अधीन होता है।


== इतिहास ==
== इतिहास ==
OEO को 1990 के दशक की प्रारंभ में प्रस्तुत किया गया था।<ref name=ref1>R.T. Logan, L. Maleki, M. Shadaram, "Stabilization of oscillator phase using a fiber-optic delay-line", in Proc. 45th Annu. Symp. on Frequency Control, pp. 508-512, May 1991</ref>
ओईओ को 1990 के दशक की प्रारंभ में प्रस्तुत किया गया था।<ref name=ref1>R.T. Logan, L. Maleki, M. Shadaram, "Stabilization of oscillator phase using a fiber-optic delay-line", in Proc. 45th Annu. Symp. on Frequency Control, pp. 508-512, May 1991</ref>
तब से, डिवाइस के प्रमुख गुणों में लगातार सुधार किया गया है।
 
तब से डिवाइस के प्रमुख गुणों में निरंतर सुधार किया गया है।


== ऑपरेशन ==
== ऑपरेशन ==
अधिकांश ओईओ प्रकाश ऊर्जा को स्थिर, स्पेक्ट्रल शुद्धता आरएफ/माइक्रोवेव संदर्भ संकेतों में परिवर्तित करने के लिए एक [[ फाइबर ऑप्टिक |फाइबर ऑप्टिक]] [[एनालॉग विलंब रेखा]] के साथ एक [[ऑप्टिकल न्यूनाधिक]] की संचरण विशेषताओं का उपयोग करते हैं। एक [[लेज़र]] से प्रकाश को एक इलेक्ट्रो-ऑप्टिक (E/O) मॉड्यूलेटर में प्रस्तुत किया जाता है, जिसके आउटपुट को एक लंबे ऑप्टिकल फाइबर से गुजारा जाता है और एक फोटोडेटेक्टर के साथ पता लगाया जाता है। फोटोडेटेक्टर का आउटपुट [[एम्पलीफायर]] है और फ़िल्टर किया जाता है और मॉड्यूलेटर के इलेक्ट्रिक पोर्ट पर वापस फीड किया जाता है। यह कॉन्फ़िगरेशन फाइबर विलंब लंबाई, न्यूनाधिक की पूर्वाग्रह सेटिंग और फ़िल्टर के [[बंदपास छननी]] विशेषताओं द्वारा निर्धारित आवृत्ति पर स्व-निरंतर दोलनों का समर्थन करता है। यह इलेक्ट्रिक और ऑप्टिकल आउटपुट दोनों के लिए भी प्रदान करता है। आत्मनिर्भर दोलनों के लिए शर्तों में [[पाश लाभ]] चारों ओर आंशिक तरंगों का सुसंगत जोड़ सम्मिलित है और लूप में परिसंचारी तरंगों के लिए हानि से अधिक लूप लाभ है। पहली शर्त का अर्थ है कि सभी संकेत जो चरण (तरंगों) में मौलिक संकेत से 2π के कुछ गुणक से भिन्न होते हैं, बनाए जा सकते हैं। इस प्रकार दोलन आवृत्ति केवल न्यूनाधिक की विशेषता आवृत्ति प्रतिक्रिया और फ़िल्टर की सेटिंग द्वारा सीमित होती है, जो अन्य सभी स्थायी दोलनों को समाप्त कर देती है। दूसरी शर्त का अर्थ है कि, पर्याप्त प्रकाश इनपुट शक्ति के साथ, लूप में आरएफ/माइक्रोवेव एम्पलीफायर की आवश्यकता के बिना आत्मनिर्भर दोलन प्राप्त किए जा सकते हैं।
अधिकांश ओईओ प्रकाश ऊर्जा को स्थिर स्पेक्ट्रल शुद्धता आरएफ/सूक्ष्मतरंग संदर्भ संकेतों में परिवर्तित करने के लिए एक [[ फाइबर ऑप्टिक |फाइबर ऑप्टिक]] [[एनालॉग विलंब रेखा]] के साथ [[ऑप्टिकल न्यूनाधिक]] की संचरण विशेषताओं का उपयोग करते हैं। एक [[लेज़र]] से प्रकाश को इलेक्ट्रो-ऑप्टिक (ई/ओ) मॉड्यूलेटर में प्रस्तुत किया जाता है जिसके आउटपुट को लंबे ऑप्टिकल फाइबर से गुजारा जाया जाता है और फोटोडेटेक्टर के साथ पता लगाया जाता है। फोटोडेटेक्टर का आउटपुट [[एम्पलीफायर]] है और इसे फ़िल्टर किया जाता है और मॉड्यूलेटर के इलेक्ट्रिक पोर्ट पर वापस फीड किया जाता है। यह कॉन्फ़िगरेशन फाइबर विलंब लंबाई न्यूनाधिक की पूर्वाग्रह सेटिंग और फ़िल्टर के [[बंदपास छननी]] विशेषताओं द्वारा निर्धारित आवृत्ति पर स्व-निरंतर दोलनों का समर्थन करता है। यह इलेक्ट्रिक और ऑप्टिकल आउटपुट दोनों के लिए भी प्रदान करता है। आत्मनिर्भर दोलनों के लिए नियमो में [[पाश लाभ|लूप]] के चारों ओर आंशिक तरंगों का सुसंगत जोड़ सम्मिलित है और लूप में परिसंचारी तरंगों के लिए हानि से अधिक लूप लाभ है। पहले नियम का अर्थ है कि सभी संकेत जो चरण (तरंगों) में मौलिक संकेत से 2π के कुछ गुणक से भिन्न होते हैं जो कि बनाए जा सकते हैं। इस प्रकार दोलन आवृत्ति केवल न्यूनाधिक की विशेषता आवृत्ति प्रतिक्रिया और फ़िल्टर की सेटिंग द्वारा सीमित होती है जो अन्य सभी स्थायी दोलनों को समाप्त कर देती है। दूसरी नियम का अर्थ है कि पर्याप्त प्रकाश इनपुट शक्ति के साथ लूप में आरएफ/सूक्ष्मतरंग एम्पलीफायर की आवश्यकता के बिना आत्मनिर्भर दोलन प्राप्त किए जा सकते हैं।
 
चिप-स्केल OEO विलंब रेखा के अतिरिक्त फुसफुसाते हुए गैलरी मोड ऑप्टिकल रेज़ोनेटर का उपयोग करते हैं। फुसफुसा गैलरी मोड ऑप्टिकल अनुनादक अक्षीय रूप से सममित [[ढांकता हुआ]] संरचनाएं हैं जिनका आकार दसियों [[माइक्रोमीटर]] से कुछ [[मिलीमीटर]] तक होता है, और एक छोटी मात्रा में प्रकाश को फंसा सकता है। मोड मैक्सवेल के समीकरण के समाधान हैं और तरंगों का प्रतिनिधित्व करते हैं जो परिधि के साथ गुंजयमान संरचनाओं की सतह के करीब फैलते हैं।<ref>Ilchenko, V.S., Miniature oscillators based on optical whispering gallery mode resonators, Frequency Control Symposium, 2008 IEEE International, {{ISSN|1075-6787}}</ref>
 


== सिद्धांत ==
चिप-स्केल ओईओ विलंब रेखा के अतिरिक्त व्हिस्प्रिंग गैलरी मोड ऑप्टिकल रेज़ोनेटर का उपयोग करते हैं। व्हिस्प्रिंग गैलरी मोड ऑप्टिकल अनुनादक अक्षीय रूप से सममित [[ढांकता हुआ|डाइलेक्ट्रिक]] संरचनाएं होती हैं जिनका आकार दसियों [[माइक्रोमीटर]] से कुछ [[मिलीमीटर]] तक होता है और एक छोटी मात्रा में प्रकाश को अधिकृत कर सकता है। मोड मैक्सवेल के समीकरण के समाधान हैं इसी प्रकार इसमें और तरंगों का प्रतिनिधित्व करते हैं जो परिधि के साथ गुंजयमान संरचनाओं की सतह के समीप फैलते रहते हैं।<ref>Ilchenko, V.S., Miniature oscillators based on optical whispering gallery mode resonators, Frequency Control Symposium, 2008 IEEE International, {{ISSN|1075-6787}}</ref>
OEO का गुणवत्ता कारक (Q) अनुनादक की केंद्र आवृत्ति f से निर्धारित होता है<sub>0</sub> और [[समूह विलंब]] {{mvar|&tau;}}
== सिद्धांत                                                                                                     ==
ओईओ का गुणवत्ता कारक (क्यू) एक गुंजयमान यंत्र की केंद्र आवृत्ति ''f''<sub>0</sub> और समूह विलंब {{mvar|&tau;}} से निर्धारित होता है


:<math>Q = { \omega_0 \tau \over 2 } = \pi f_0 { n L \over c_0 },</math>
:<math>Q = { \omega_0 \tau \over 2 } = \pi f_0 { n L \over c_0 },</math>
जहां 𝑛 अपवर्तक सूचकांक है, 𝐿 ऑप्टिकल फाइबर की लंबाई और सी है<sub>0</sub> निर्वात में प्रकाश की गति है।
जहां 𝑛 अपवर्तक सूचकांक है, 𝐿 ऑप्टिकल फाइबर की लंबाई और ''c''<sub>0</sub> है जो कि निर्वात में प्रकाश की गति है।


== उपयोग करता है ==
== उपयोग ==
एक उच्च-प्रदर्शन OEO विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में एक प्रमुख तत्व है, जैसे
एक उच्च-प्रदर्शन ओईओ विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में एक प्रमुख तत्व है जैसे
* आधुनिक रडार विधि ,
* आधुनिक रडार विधि ,
* अंतरिक्ष इंजिनीयरिंग,
* अंतरिक्ष इंजिनीयरिंग,
* उपग्रह संचार लिंक,
* उपग्रह संचार लिंक,
* नेविगेशन सिस्टम,
* नेविगेशन प्रणाली,
* सटीक मेट्रोलॉजिकल समय और आवृत्ति माप,
* स्पष्ट मेट्रोलॉजिकल समय और आवृत्ति माप,
* संदर्भ घड़ी वितरण,<ref name=ref2>Jurij Tratnik, Primoz Lemut and Matjaz Vidmar, [http://www.midem-drustvo.si/Journal%20papers/MIDEM_42(2012)2p115.pdf "Time-transfer and synchronization equipment for high-performance particle accelerators"], Informacije MIDEM, Vol.42, no.2, pp. 115-122, 2012</ref> और
* संदर्भ घड़ी वितरण,<ref name=ref2>Jurij Tratnik, Primoz Lemut and Matjaz Vidmar, [http://www.midem-drustvo.si/Journal%20papers/MIDEM_42(2012)2p115.pdf "Time-transfer and synchronization equipment for high-performance particle accelerators"], Informacije MIDEM, Vol.42, no.2, pp. 115-122, 2012</ref> और
* फाइबर विधि पर रेडियो सहित उच्च-बिटरेट, वैकल्पिक रूप से समर्थित, संचार वायरलेस लिंक।
* फाइबर विधि पर रेडियो सहित उच्च-बिटरेट वैकल्पिक रूप से समर्थित संचार वायरलेस लिंक।


== यह भी देखें ==
== यह भी देखें ==
* [[विलंब-रेखा थरथरानवाला]]
* [[विलंब-रेखा थरथरानवाला|विलंब-रेखा ऑसिलेटर]]


==संदर्भ==
==संदर्भ==
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*[http://spie.org/x39063.xml?ArticleID=x39063 Crystalline resonators add properties to photonic devices], 2010 February 17
*[http://spie.org/x39063.xml?ArticleID=x39063 Crystalline resonators add properties to photonic devices], 2010 February 17


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Latest revision as of 09:39, 28 June 2023

File:OEO ingle-loop opto-electronic oscillator BostjanBatagelj.jpg
सिंगल-लूप ऑप्टो-इलेक्ट्रॉनिक ऑसिलेटर। एलडी एक लेज़र डायोड है। पीडी एक फोटोडिटेक्टर है।

एक ऑप्टो-इलेक्ट्रॉनिक ऑसिलेटर (ओईओ) ऑप्टो इलेक्ट्रॉनिक विद्युत परिपथ होता है जो कि दोहराए जाने वाले इलेक्ट्रॉनिक साइन लहर और मॉड्यूलेटेड ऑप्टिकल निरंतर तरंग संकेत को उत्पन्न करता रहता है।

एक ऑप्टो-इलेक्ट्रॉनिक ऑसिलेटर निरंतर प्रकाश ऊर्जा को पंप लेजर से रेडियो आवृति (आरएफ) सूक्ष्मतरंग या एमएम-तरंग संकेत में परिवर्तित करने पर आधारित होता है। ओईओ की विशेषता बहुत उच्च गुणवत्ता वाले कारक (क्यू) और स्थिरता (गणित) है इन्ही के साथ ही साथ अन्य कार्यात्मक विशेषताएं हैं जो इलेक्ट्रॉनिक ऑसिलेटर के साथ आसानी से प्राप्त नहीं की जा सकती हैं। इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल (ई/ओ) और फोटोनिक घटकों के उपयोग से इसका विचित्र व्यवहार परिणाम होता है, जो सामान्यतः सूक्ष्मतरंग आवृत्ति शासन में उच्च दक्षता उच्च गति और कम फैलाव (ऑप्टिक्स) की विशेषता होती है।

ओईओ में ऑसिलेटर का चरण ध्वनि आवृत्ति के साथ नहीं बढ़ता है जो कि इलेक्ट्रॉनिक ऑसिलेटर्स जैसे क्वार्ट्ज क्रिस्टल ऑसिलेटर्स, डाइइलेक्ट्रिक रेज़ोनेटर, नीलम रेज़ोनेटर या एयर-डाइइलेक्ट्रिक रेज़ोनेटर द्वारा अन्य कार्यान्वयन के अधीन होता है।

इतिहास

ओईओ को 1990 के दशक की प्रारंभ में प्रस्तुत किया गया था।[1]

तब से डिवाइस के प्रमुख गुणों में निरंतर सुधार किया गया है।

ऑपरेशन

अधिकांश ओईओ प्रकाश ऊर्जा को स्थिर स्पेक्ट्रल शुद्धता आरएफ/सूक्ष्मतरंग संदर्भ संकेतों में परिवर्तित करने के लिए एक फाइबर ऑप्टिक एनालॉग विलंब रेखा के साथ ऑप्टिकल न्यूनाधिक की संचरण विशेषताओं का उपयोग करते हैं। एक लेज़र से प्रकाश को इलेक्ट्रो-ऑप्टिक (ई/ओ) मॉड्यूलेटर में प्रस्तुत किया जाता है जिसके आउटपुट को लंबे ऑप्टिकल फाइबर से गुजारा जाया जाता है और फोटोडेटेक्टर के साथ पता लगाया जाता है। फोटोडेटेक्टर का आउटपुट एम्पलीफायर है और इसे फ़िल्टर किया जाता है और मॉड्यूलेटर के इलेक्ट्रिक पोर्ट पर वापस फीड किया जाता है। यह कॉन्फ़िगरेशन फाइबर विलंब लंबाई न्यूनाधिक की पूर्वाग्रह सेटिंग और फ़िल्टर के बंदपास छननी विशेषताओं द्वारा निर्धारित आवृत्ति पर स्व-निरंतर दोलनों का समर्थन करता है। यह इलेक्ट्रिक और ऑप्टिकल आउटपुट दोनों के लिए भी प्रदान करता है। आत्मनिर्भर दोलनों के लिए नियमो में लूप के चारों ओर आंशिक तरंगों का सुसंगत जोड़ सम्मिलित है और लूप में परिसंचारी तरंगों के लिए हानि से अधिक लूप लाभ है। पहले नियम का अर्थ है कि सभी संकेत जो चरण (तरंगों) में मौलिक संकेत से 2π के कुछ गुणक से भिन्न होते हैं जो कि बनाए जा सकते हैं। इस प्रकार दोलन आवृत्ति केवल न्यूनाधिक की विशेषता आवृत्ति प्रतिक्रिया और फ़िल्टर की सेटिंग द्वारा सीमित होती है जो अन्य सभी स्थायी दोलनों को समाप्त कर देती है। दूसरी नियम का अर्थ है कि पर्याप्त प्रकाश इनपुट शक्ति के साथ लूप में आरएफ/सूक्ष्मतरंग एम्पलीफायर की आवश्यकता के बिना आत्मनिर्भर दोलन प्राप्त किए जा सकते हैं।

चिप-स्केल ओईओ विलंब रेखा के अतिरिक्त व्हिस्प्रिंग गैलरी मोड ऑप्टिकल रेज़ोनेटर का उपयोग करते हैं। व्हिस्प्रिंग गैलरी मोड ऑप्टिकल अनुनादक अक्षीय रूप से सममित डाइलेक्ट्रिक संरचनाएं होती हैं जिनका आकार दसियों माइक्रोमीटर से कुछ मिलीमीटर तक होता है और एक छोटी मात्रा में प्रकाश को अधिकृत कर सकता है। मोड मैक्सवेल के समीकरण के समाधान हैं इसी प्रकार इसमें और तरंगों का प्रतिनिधित्व करते हैं जो परिधि के साथ गुंजयमान संरचनाओं की सतह के समीप फैलते रहते हैं।[2]

सिद्धांत

ओईओ का गुणवत्ता कारक (क्यू) एक गुंजयमान यंत्र की केंद्र आवृत्ति f0 और समूह विलंब τ से निर्धारित होता है

जहां 𝑛 अपवर्तक सूचकांक है, 𝐿 ऑप्टिकल फाइबर की लंबाई और c0 है जो कि निर्वात में प्रकाश की गति है।

उपयोग

एक उच्च-प्रदर्शन ओईओ विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में एक प्रमुख तत्व है जैसे

  • आधुनिक रडार विधि ,
  • अंतरिक्ष इंजिनीयरिंग,
  • उपग्रह संचार लिंक,
  • नेविगेशन प्रणाली,
  • स्पष्ट मेट्रोलॉजिकल समय और आवृत्ति माप,
  • संदर्भ घड़ी वितरण,[3] और
  • फाइबर विधि पर रेडियो सहित उच्च-बिटरेट वैकल्पिक रूप से समर्थित संचार वायरलेस लिंक।

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ R.T. Logan, L. Maleki, M. Shadaram, "Stabilization of oscillator phase using a fiber-optic delay-line", in Proc. 45th Annu. Symp. on Frequency Control, pp. 508-512, May 1991
  2. ↑ Ilchenko, V.S., Miniature oscillators based on optical whispering gallery mode resonators, Frequency Control Symposium, 2008 IEEE International, ISSN 1075-6787
  3. ↑ Jurij Tratnik, Primoz Lemut and Matjaz Vidmar, "Time-transfer and synchronization equipment for high-performance particle accelerators", Informacije MIDEM, Vol.42, no.2, pp. 115-122, 2012


बाहरी संबंध

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