광전자 발진기

광전자 공학에서 광전자 발진기(, OEO)는 반복적인 전자 사인파 및 변조된 광학 연속파 신호를 생성하는 회로이다.

광전자 발진기는 펌프 레이저에서 나오는 연속적인 빛 에너지를 무선주파수(RF), 마이크로파 또는 밀리미터파 신호로 변환하는 것을 기반으로 한다. OEO는 발진으로 쉽게 얻을 수 없는 매우 높은 품질 계수(Q) 및 안정성, 그리고 다른 기능적 특성을 특징으로 한다. 이 고유한 동작은 일반적으로 높은 효율, 고속 및 마이크로파 주파수 영역에서 낮은 분산을 특징으로 하는 전기광학(E/O) 및 광자 구성 요소를 사용하기 때문에 발생한다.

OEO에서 발진기의 위상 잡음은 결정 진동자, 유전체 공진기, 사파이어 공진기 또는 공기 유전체 공진기와 같은 발진에 의한 다른 구현의 대상이 되는 주파수와 함께 증가하지 않는다.

 역사 
OEO는 1990년대 초에 도입되었다.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

그 이후로 장치의 주요 속성이 지속적으로 개선되었다.

 작동 
대부분의 OEO는 광학 변조기의 전송 특성과 광섬유 아날로그 지연선을 활용하여 빛 에너지를 안정적이고 스펙트럼적으로 순수한 RF/마이크로파 기준 신호로 변환한다. 레이저에서 나오는 빛은 전기광학(E/O) 변조기로 유입되며, 그 출력은 긴 광섬유를 통과하여 광검출기로 감지된다. 광검출기의 출력은 증폭되고 필터링된 후 변조기의 전기 포트로 피드백된다. 이 구성은 광섬유 지연 길이, 변조기의 바이어스 설정 및 대역통과 필터의 대역통과 특성에 의해 결정되는 주파수에서 자가 유지 발진을 지원한다. 또한 전기 및 광학 출력을 모두 제공한다. 자가 유지 발진 조건에는 루프 주위 각 방향으로 부분파의 일관된 추가와 루프 내 순환파에 대한 손실을 초과하는 루프 이득이 포함된다. 첫 번째 조건은 기본 신호에서 2π의 배수로 위상이 다른 모든 신호가 유지될 수 있음을 의미한다. 따라서 발진 주파수는 변조기의 특성 주파수 응답 및 필터 설정에 의해서만 제한되며, 이는 다른 모든 지속 가능한 발진을 제거한다. 두 번째 조건은 적절한 광 입력 전력으로 루프에 RF/마이크로파 증폭기가 필요 없이 자가 유지 발진을 얻을 수 있음을 의미한다.

칩 스케일 OEO는 지연선 대신 위스퍼링 갤러리 모드 광학 공진기를 활용한다. 위스퍼링 갤러리 모드 광학 공진기는 수십 마이크로미터에서 수 밀리미터에 이르는 크기의 축 대칭 유전체 구조이며, 작은 부피에 빛을 가둘 수 있다. 모드는 맥스웰 방정식의 해이며 공진기 구조 표면에 가깝게, 둘레를 따라 전파되는 파동을 나타낸다.Ilchenko, V.S., Miniature oscillators based on optical whispering gallery mode resonators, Frequency Control Symposium, 2008 IEEE International, 

 이론 
OEO의 품질 계수 (Q)는 공진기의 중심 주파수 f0와 그룹 지연 로 결정된다.

여기서 n은 굴절률, L은 광섬유 길이, c0는 진공 상태에서의 빛의 속도이다.

 용도 
고성능 OEO는 다음과 같은 다양한 응용 분야에서 핵심 요소이다.
 현대 레이더 기술
 항공우주 공학
 위성 통신 링크
 내비게이션 시스템
 정밀 측정 시간 및 주파수 측정
 기준 시계 배포Jurij 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 및
 라디오 오버 파이버 기술을 포함한 고비트레이트, 광학 지원, 무선 통신 링크

 같이 보기 
 지연선 발진기

 각주 

 외부 링크 
 Key properties and design issues for an opto-electronic oscillator, 2015
 Highly Oblate Microspheroid as an Optical Resonator
 Crystalline resonators add properties to photonic devices, 2010년 2월 17일

분류:아날로그 회로