光電子発振器

オプトエレクトロニクスにおいて、オプトエレクトロニック発振器( OEO ) は、反復的な電子正弦波および/または変調された光連続波信号 を生成する回路です。

光電子発振器は、ポンプ レーザーからの連続光エネルギーを無線周波数(RF)、マイクロ波、またはミリ波信号に変換することに基づいています。OEO は、非常に高い品質係数(Q) と安定性、および電子発振器では容易に実現できないその他の機能特性を備えているのが特徴です。その独自の動作は、マイクロ波周波数領域で高効率、高速、低分散を特徴とする電気光学 (E/O) およびフォトニックコンポーネントの使用に起因しています。

OEO では、水晶発振器、誘電体共振器、サファイア共振器、空気誘電体共振器などの 電子発振器による他の実装とは異なり、発振器の位相ノイズは周波数とともに増加しません。

OEOは1990年代初頭に導入されました。^[1]

それ以来、デバイスの主要な特性は継続的に改善されてきました。

ほとんどの OEO は、光変調器の伝送特性と光ファイバー 遅延線を組み合わせて使用​​し、光エネルギーを安定したスペクトル的に純粋なRF/マイクロ波基準信号に変換します。レーザーからの光は電気光学 (E/O) 変調器に導入され、その出力は長い光ファイバーを通過して光検出器で検出されます。光検出器の出力は増幅およびフィルタリングされ、変調器の電気ポートにフィードバックされます。この構成は、ファイバー遅延長、変調器のバイアス設定、およびフィルタのバンドパス特性によって決まる周波数で、自立発振をサポートします。また、電気出力と光出力の両方を提供します。自立発振の条件には、ループの各方向で部分波がコヒーレントに追加されることと、ループ内を循環する波の損失を上回るループ ゲインが含まれます。最初の条件は、基本信号から 2π の倍数だけ位相が異なるすべての信号が維持される可能性があることを意味します。したがって、発振周波数は変調器の特性周波数応答とフィルタの設定によってのみ制限され、他のすべての持続的な発振は排除されます。2 番目の条件は、適切な光入力電力があれば、ループ内に RF/マイクロ波増幅器を必要とせずに自立した発振が得られることを意味します。

チップスケールの OEO は、遅延線ではなくウィスパリングギャラリーモード光共振器を使用します。ウィスパリングギャラリーモード光共振器は、数十マイクロメートルから数ミリメートルのサイズの軸対称誘電体構造で、小さな体積に光を閉じ込めることができます。モードはマクスウェル方程式の解であり、共振器構造の表面近くを周縁に沿って伝播する波を表します。^[2]

OEOの品質係数（Q）は、共振器の中心周波数f ₀と群遅延 τから決定される。

${\displaystyle Q={\omega _{0}\tau \over 2}=\pi f_{0}{nL \over c_{0}},}$

ここで、nは屈折率、Lは光ファイバーの長さ、c _{0 は}真空中の光の速度です。

高性能OEOは、次のようなさまざまなアプリケーションで重要な要素です。

• 現代のレーダー技術、
• 航空宇宙工学、
• 衛星通信リンク、
• ナビゲーションシステム、
• 正確な計量時間と周波数の測定、
• 基準クロック分配^[3]および
• 高ビットレート、光学的にサポートされた、光ファイバー無線技術を含む通信ワイヤレスリンク。

• 遅延線発振器

• 光電子発振器の主な特性と設計上の問題、2015
• 光共振器としての高度扁平微小回転楕円体
• 結晶共振器が光子デバイスに特性を追加、2010年2月17日