СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №7/2015

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 18 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2015 a l L б Z СВЧ-сигнал с частотой ω t i-GaAs Hf 2 O V DC С 0 t = f( ω ) 100 1000 1500 2000 V DС , В 200 300 f, ГГц a l б i-GaAs n 1 i-GaAs n 2 Δϕ = ϕ 2 – ϕ 1 = 2 π λ (n 1 –n 2 ) ⋅ l ОД E E Оптический детектор Оптоволокно (ВОЛС) U СВЧ-выход ϕ 2 ϕ 1 h ν 1 h ν 1 h ν 1 U вх = U sin ω t (СВЧ) ванном значении V DC в цепи системы i-GaAs/Hf 2 O, как это показано в общем виде на рисунке 11. Следовательно, мы будем иметь эффект динамической электромагнит- ной генерации в системе i-GaAs/Hf 2 O, который будет пропорционален изме- нению ε (а)i-GaAs и далее ε (б) i-GaAs , и, соответ- ственно, общей релятивистской состав- ляющей 1/ ω общ. i-GaAs . Меняя частоты, мы будем иметь разные импедансы Z систе- мы i-GaAs/Hf 2 O: . Расчётные параметры триодного терагерцового генератора показаны на рисунке 12. Таким образом, получается, что на базе приведённой триодной структу- ры можно построить: ● генератор СВЧ-частот; ● усилитель; ● смеситель; ● умножитель; ● фазовращатель. При этом необходимо учесть, что данный триод не имеет статических потерь, связанных с потерями посто- янной остаточной мощности в типич- ных транзисторах или диодах, которая усиливается с ростом частоты сигнала. Очевидно, что и коэффициент шума на СВЧ-частотах в таком релятивист- ском генераторе будет на сверхмалом уровне. О ПТИЧЕСКИЙ МОДУЛЯТОР ДЛЯ ВОЛС ЦИФРОАНАЛОГОВОГО СВЧ- ПРИМЕНЕНИЯ Как известно, скорость светового кванта в прозрачной среде определя- ется по формуле: v = C/n, где n – показатель оптического прелом- ления среды, C – скорость электромаг- нитной волны фотона в вакууме. Показатель преломления зависит от электромагнитных свойств среды, а точнее, от диэлектрической и маг- нитной проницаемостей. Закон изме- нения коэффициента преломления n определяется формулой, с помощью которой советский физик В.Г. Весе- лаго показал теоретическую возмож- ность отрицательного коэффициента преломления: . На практике при рассмотрении ани- зотропии прохождения световой вол- ны в кристалле, например, при расчё- те показателей коэффициента прелом- ления по кристаллографическим осям, используют упрощённое значение фор- мулы показателя преломления: (или , или ). С учётом зависимости диэлектриче- ской проницаемости ε от частоты вол- ны в изоляторе, показанной на рисун- ке 9, совершенно очевидно, что мож- но манипулировать световой волной с созданием эффективного i-GaAs- модулятора Маха-Цандера, показан- ного на рисунке 13. Конструкция оптического модуля- тора Маха-Цандера работает следую- щим образом: ● световая волна в канале (а) движется со скоростью v 1 = C/n 1 , где n 1 – пока- затель преломления GaAs; ● в канале (б) световая волна движет- ся ускоренно из-за эффекта , то есть v 2 = C/n 2 ; ● разница фазовых скоростей свето- вой волны Δϕ = ϕ 2 – ϕ 1 считывается и демодулируется фотодетектором, Рис. 10. LPE i-GaAs-фотонный СВЧ (терагерцовый) генератор Рис. 13. Оптомодулятор Маха-Цандера на основе LPE i-GaAs Рис. 11. Частотная зависимость комплексной ёмкости от времени релаксации диэлектрической проницаемости в областях а и б, показанных на рисунке 10. Упрощённая модель Рис. 12. Терагерцовый твердотельный высоковольтный LPE i-GaAs-генератор (расчёт) © СТА-ПРЕСС