Оптоэлектронная конверсия как метод снижения фазовых шумов автогенераторов СВЧ диапазона с резонансной системой бегущей волны тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.07, кандидат наук Лукина Анна Андреевна

• Лукина Анна Андреевна
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Лукина Анна Андреевна

Список сокращений

Введение

Глава 1. Аналитический обзор

1.1. Методы построения и описания АГ гармонических колебаний

1.1.1. АГ гармонических сигналов

1.1.2. Структура АГ

1.2. Спектр шумов АГ

1.2.1. Фазовый шум

1.2.2. Закономерности изменения

1.2.3. Частотный шум

1.2.4. Амплитудный шум АГ

1.3. Оптоэлектронный автогенератор на ВО-ЛЗ

1.3.1. Порог самовозбуждения ОЭАГ

1.3.2. Частота и амплитуда сигнала ОЭАГ

1.4. Элементная база оптоэлектронных схем ОЭАГ

1.4.1. Перестраиваемые полупроводниковые лазеры с распределенным брэгговским отражателем (DBR)

1.4.2. Планарные оптические волноводы

1.4.3. Элементы связи на основе одномодовых оптических волноводов

1.5. Дополнительные способы стабилизации параметров АГ

1.5.1. Системы автоматического регулирования АГ

1.5.2. Стабилизация АГ Паунда

1.6. Резонаторы с азимутальными модами высокого порядка

1.6.1. Диэлектрические резонаторы возбуждаемые МШГ

1.6.2. Модель элементов связи резонатора

1.7. Матрица рассеяния ЭС АГ

1.8. Постановка задач

Глава 2. СВЧ генератор с дисковым диэлектрическим резонатором

бегущей волны

V (ЦИч^ЛУАХ X |_/ХХ хуупи! V ЧУХХС4-Х ^^и

; ДДР на основе направленного фильтра

деленной направленной связи с ДДР

е исследование устройства направленной связи с ДДР изация АГ с комбинированной стабилизацией частоты

•нная конверсия в автогенераторах СВЧ

СВЧ генератор на линии задержки

давления паразитных мод ОЭАГ

^Г

мы одноконтурного ОЭАГ

мы ОЭАГ с инжекционной синхронизацией мод

Заключение

Список литературы Приложения

103

Список сокращений

АГ автогенератор

АЭ активный элемент

РБВ режим бегущей волны

ДДР дисковый диэлектрический резонатор

МШГ моды «шепчущей галереи»

САР система автоматического регулирования

ОЭАГ оптоэлектронной автогенератор

ОМР оптический микрорезонатор

PDH Pound-Drever-Hall (метод Паунда - Древера - Холла)

FSR Free Spectral Range (область свободной дисперсии)

УС устройство связи

ОС обратная связь

НФ направленный фильтр

МПЛ микрополосковая линия

ВФЛ воздушно-фидерная линия

ЭОМ Электро-оптический модулятор

ПОВ планарный оптический волновод

ОВ оптическое волокно

ЭС элемент связи

НО направленный ответвитель

НФ направленный фильтр

ИС инжекционная синхронизация

ВО-ЛЗ волоконно-оптическая линия задержки

ППФ полосо-пропускающий фильтр

ГИС гибридная интегральная микросхема

ДОМР дисковый оптический микрорезонатор

УФС условие фазового синхронизма

ЭС-Н элемент связи в котором осуществляется накачка энергией

ЭС-С элемент связи в котором осуществляется съем энергии

ОНО оптический направленный ответвитель

ОС обратная связь

ФМ фазовая модуляция

РФП резонатор Фабри Перо

Введение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оптоэлектронная конверсия как метод снижения фазовых шумов автогенераторов СВЧ диапазона с резонансной системой бегущей волны»

Актуальность работы.

Технологии генерации СВЧ- сигналов в настоящее время являются фундаментом для построения разнообразных приложений во многих научно-технических направлениях радиоэлектроники - беспроводной связи, специальных радиолокационных системах высокого разрешения, биологии, медицине и др. [1-4]. Независимо от характера использования таких сигналов их характеристики играют определяющую роль в качестве реализации конкретных приложений. Одной из наиболее важных характеристик такого рода является уровень фазового шума устройства, определяющий его спектральную чистоту. В качестве ее количественного показателя в литературе используется уровень фазовых шумов источников микроволн - автогенераторов (АГ), описываемый спектральной плотностью мощности его излучения Ь(/) в одной боковой полосе при заданной отстройке / от несущей частоты /0 в частотном интервале 1 Гц. [5].

Низкий уровень Ь(/) необходим для различных приложений. Например, в радиолокационной технике подавление фазовых флуктуаций должно обеспечиваться на частотах отстройки в диапазоне от десятков герц до десятков МГц. Так, смещение несущей частоты ~10 ГГц. доплеровской РЛС, при регистрации отраженного сигнала от цели, движущейся в направлении радара со скоростью около ~500 км/ч составляет всего ~10 кГц. Очевидно, что для обнаружения цели в данных условиях необходимо, чтобы фазовый шум принимаемого сигнала на доплеровской частоте, т.е. уровень Д10 кГц.), был на ~80 дБ. ниже мощности неподвижного радиолокационного фона [6].

В других радиоэлектронных системах - системах передачи данных фазовый шум появляется во временной области в виде динамического дрожания - джиттера, оказывающего влияние на устойчивость синхронизации и уровень системных битовых ошибок. Поэтому для обеспечения высокой скорости передачи данных здесь также необходимо минимизировать фазовый шум на частотах отстройки / ~ нескольких кГц. [7].

Таким образом, СВЧ-автогенераторы с низким уровнем Ь($) является важнейшим узлом различных радиотехнических систем. Поэтому актуальной задачей является поиск методов снижения Ь(/) СВЧ-АГ.

В простых схемах АГ, построенных на основе затягивания частоты формируемого сигнала высокодобротной резонансной системой (РС) в активной петле обратной связи (ОС), эта задача решается за счет высокой добротности РС. В СВЧ- диапазоне в качестве таковой находят применения диэлектрические, коаксиальные резонаторы, резонаторы на поверхностных и объемных акустических волнах и др. [2-4,7,8]. При этом наиболее высокая спектральная чистота СВЧ-сигнала достигается с помощью сложных резонансных систем. Например, наименьший уровень Д1 Гц,)~100 дБн/Гц СВЧ- сигналов формируется в АГ с высокодобротными сапфировыми резонаторами, охлаждаемыми до сверхнизких температур [9]. Создание таких устройств требует сложной криогенной оснастки и др. дорогостоящего лабораторного оборудования.

Повышение рабочей частоты АГ также может быть достигнуто, например, на основе резонатора, построенного железо-иттриевого граната (YIG), резонансная частота которого в однородном магнитном поле является линейной функцией его напряженности. Недостатками такого YIG-АГ осциллятора являются большой вес, габариты, высокая потребляемая мощность и стоимость [3,4].

Таким образом, задача создания малошумящего, легкого и компактного АГ-СВЧ, совместимого с габаритами гибридной интегральной микросхемы сегодня остается актуальной и представляет собой серьезный вызов для разработчиков радиоаппаратуры. Наиболее значительные успехи в данной связи достигнуты фирмой OEwaves. Основой ее технологической новацией явилось оптоэлектронная конверсия (от лат. сопуегао - «обращение», «превращение», «изменение»), т.е. промежуточное преобразования СВЧ сигналов радиодиапазона в соответствующие оптические сигналы, позволившее ~ на пять порядков сократить характерные размеры РС при

сохранении ее добротности [10, 13]. Использованные в данных разработках методы оптоэлектроники и радиофотоники, по мнению автора, по-прежнему сохраняют свой инновационный потенциал [12,13].

Цель работы.

Целью работы является исследование методов снижения уровня фазовых шумов и массогабаритных показателей автогенераторов СВЧ- диапазона с резонансной системой бегущей волны за счет применения оптоэлектронных преобразований, элементной базы и обработки сигналов.

Задачи.

Для достижения поставленной цели, в работе поставлены следующие задачи:

1. Разработка схем АГ на основе высокодобротных резонансных структур, работающих в режиме резонанса бегущей волны (РБВ).

2. Разработка способов эффективного возбуждения высокодобротных диэлектрических дисковых резонаторов (ДДР) АГ азимутальными модами с большим азимутальным т но низкими радиальным и аксиальным индексами п и к ~1 (модами «шепчущей галереи» - МШГ)

3. Исследование способов подавления паразитных мод в оптоэлектронном генераторе c волоконно-оптической линией задержки.

4. Разработка системы автоматического регулирования (САР) компенсации фазовых флуктуаций в оптическом контуре оптоэлектронного автогенератора (ОЭАГ), построенной на основе фазового дискриминатора в виде высокодобротного оптического микрорезонатора (ОМР), а также оптоволоконного интерферометра, построенного на основе Х- разветвителя.

5. Разработка САР для подавления фазовых флуктуаций лазерного источника ОЭАГ, построенных по методу Паунда - Древера - Холла (Pound-Drever-Hall - PDH) с использованием высокодобротных оптических микрорезонаторов (ОМР), работающих в режиме резонанса бегущей волны (РБВ).

Научная новизна.

Научной новизной обладают следующие результаты:

1. Предложен и исследован оригинальный способ эффективного возбуждения бегущей волны в возбуждаемых МШГ высокодобротных диэлектрических дисковых резонаторах, основанный на некомпланарном расположении элементов возбуждения относительно поверхности резонаторного диска, обеспечивающий большую устойчивость к ошибкам в их изготовлении.

2. Предложено использование в качестве эталонного резонатора в схеме стабилизации частоты лазерного излучения ОЭАГ по методу Паунда-Древера-Холла высокодобротного ОМР, как нового инструментального средства, обеспечивающего снижение массогабаритных показателей схемы.

3. Обосновано новые инструментальные средства для построения системы авторегулирования случайных фазовых сдвигов в оптическом контуре ОЭАГ, представленные проходным оптическим микрорезонатором, выполняющим функцию дискриминатора сигнала ошибки, а также оптическим интерферометром, построенным на основе оптоволоконного Х-разветвителя.

Практическая значимость.

Практическая значимость диссертационной работы состоит в следующем:

1. Результаты исследования могут быть использованы при разработке автогенераторов сантиметрового диапазона для снижения их фазовых шумов;

2. Практические рекомендации и предложения диссертационной работы, а также патент автора на полезную модель сапфирового резонатора МШГ сантиметрового диапазона используются при разработках малошумящих автогенераторов предприятия АО НПФ «Микран».

3. Данные рекомендации и предложения, позволяющие снизить как уровень фазового шума автогенераторов, так и их массогабаритные показатели, могут быть использованы также и в разработках других предприятий радиотехнического профиля.

Методология и методы исследования.

При решении поставленных диссертационных задач использовались как различные общенаучные и специальные методы теоретического и компьютерного моделирования, так и экспериментальные методы.

К первым из них относятся моделирование малошумящих АГ, методами математического, графического имитационного моделирования, а также электродинамического моделирования с помощью прикладных пакетов MathCAD, Matlab, Simulink(Matlab), CST Studio и др. Основной целью экспериментальных исследований являлась проверка рабочих гипотез, а также получение новых научных знаний в исследуемой области.

Достоверность результатов диссертационного исследования обеспечивается обоснованностью предлагаемых моделей, решений и выводов, верификацией полученных результатов с имеющимися теоретическими и экспериментальными данными, результатами компьютерной симуляции, а также полученными автором экспериментальными данными.

Личный вклад автора.

Все результаты работы получены автором лично или при непосредственном его участии. Обработка и интерпретация результатов выполнена лично автором. Экспериментальные исследования проведены автором совместно с руководимыми им студентами-магистрантами. Постановка задач выполнена научным руководителем.

Положения, выносимые на защиту.

1. Использование распределенных элементов связи в проходном резонаторе малошумящего автогенератора СВЧ, работающего в режиме бегущей волны, обеспечивает большую устойчивость к ошибкам в их изготовлении по сравнению с сосредоточенными элементами, возбуждаемыми через квадратурный мост.

2. Эффективное возбуждение азимутальных мод высокого порядка в ДДР с большим форм-фактором (отношением диаметра резонатора к его

высоте) может обеспечиваться при не компланарном расположении элементов связи относительно плоскости резонатора.

3. Использование в схеме оптоэлектронного автогенератора системы Паунда-Древера-Холла (Pound-Drever-Hal - PDH) по стабилизации частоты лазерного источника, в которой эталонный резонатор Фабри-Перо замещен высокодобротным оптическим микрорезонатором, может значительно сократить массогабаритные показатели генератора без повышения фазовых шумов.

4. Система авторегулирования (САР) случайных фазовых сдвигов в оптическом контуре оптоэлектронного автогенератора (ОЭАГ), в которой в качестве дискриминатора САР используется проходной оптический резонатор, настроенный на одну из боковых частот амплитудно-модулированного оптического сигнала и обеспечивающий область свободной дисперсии FSR вдвое превышающей частоту генерации ОЭАГ, а также оптический интерферометр, построенный на основе Х-разветвителя может обеспечить снижение фазовых шумов ОЭАГ, сравнимое с достигаемым в известных схемах СВЧ АГ с комбинированной связью.

Апробация результатов работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

1. Всероссийская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР-2014», Россия, Томск, 14-16 мая 2014 г.

2. 24-я Международная конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», Россия, Севастополь, 7—13 сентября 2014 г.

3. X Международная научно-практическая конференция «Электронные средства и системы управления», Россия, Томск, 12-14 ноября 2014 г

4. XII Региональный смотр-конкурс инновационных проектов студентов, аспирантов и молодых ученых заявленных в программу УМНИК в г. Томске

5. 25-я Юбилейная Международная крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» г. Севастополь 6—12 сентября 2015 г.

6. XI Международная научно-практическая конференция «Электронные средства и системы управления» Россия, Томск, 25-27 ноября 2015 г.

7. 26-я Международная крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» 4—10 сентября 2016 г., Севастополь, Россия.

8. XII Международная научно-практическая конференция «Электронные средства и системы управления» Россия, Томск,

9. Всероссийская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР-2017», Россия, Томск

10. XIII Международная конференция "Сиб0птика-2017" в рамках Международного научного конгресса "Интерэкспо ГЕО- Сибирь 2017" 17-21 апреля 2017 г., Новосибирск.

Публикации. Основные научные результаты диссертации опубликованы 18 печатных работах, из которых 4 публикации в рецензируемых изданиях, в которых излагаются основные научные результаты диссертации, в т.ч. 2 статьи в журналах из перечня ВАК, 1 публикация, включенная в базу данных Scopus и 1 патент на полезную модель.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка и приложения. Работа изложена на 11 6 страницах, включает 2 таблиц, 64 рисунка и список библиографических источников из 11 9 наименований.

Глава 1. Аналитический обзор 1.1. Методы построения и описания АГ гармонических колебаний

В физике и технике термин «автогенератор» (АГ) относится к физическому объекту, формирующему синусоидальный или периодический сигнал, в течение длительного времени, не теряя при этом своей начальной энергии [3,4]. Примером АГ является классический атом, с непрерывно вращающимися вокруг ядра электронами. В экспериментальной физике АГ означает устройство, которое обеспечивает периодический сигнал, питаемый отдельным источником энергии. Примерами здесь являются мазер, магнетрон, анкерный механизм часов и др. [3,4]. Качество сигналов, формируемых указанными устройствами, определяется уровнем их случайных флуктуаций амплитуды и фазы. Ниже будут рассмотрены такого рода шумовые процессы, определены основные термины, и математический инструментарий [1-14].

1.1.1. АГ гармонических сигналов

Рассматриваемые ниже типы АГ предназначены для формирования гармонического сигнала, т.е. вида,

v(t) = V0 cos(w0t + ф) , (1.11)

где V0 = ^2Vrms - амплитуда, щ= 2nv0 - угловая частота, и ф -постоянная, которую мы можем установить равной нулю.

Одним из способов представления v(t) в декартовых координатах является фазовый вектор (фазор), представляющий собой комплексное число V=A+jB, связанное с v(t) после разложения колебания w0t. Абсолютное значение |V| равна среднеквадратическому значению v(t), а фаза arg V равна ф. Начальная фаза устанавливается в cos rn0t. Аналогично, фазор получается разложением v(t) на F0(cos rn0t cos ф - sin rn0t sin ф). Тогда действительная часть отождествляется с среднеквадратичным значением компонента cos w0t и мнимой части с среднеквадратичным значением компонента sin w0t. Таким образом, идеальный сигнал (1.1.1) может быть представлен как фазор:

К) ■ 72

V =—=. (cos ю + у sin ф)

72

(фазор)

(1.1.2)

Другим инструментом представления у^) является аналитический сигнал 2(1), связанный с у^) как [1,3,16],

= + (аналитический сигнал), (113)

Где £(0 - преобразование Гильберта у(?). Комплексная огибающая является естественным расширением фазора [3,16,17]:

г;(0 =

72

(114)

Рис. 1.1.1 Амплитудный и фазовый шум: У0 - в вольтах, ф^) -безразмерная величина, ф^) - в радианах, а х(/) - в секундах.

1.1.2. Структура АГ РЧ- и СВЧ-АГ широко используются во всех современных радиолокационных и беспроводных системах связи [3,16]. На низких частотах в транзисторных генераторах обычно используются высокодобротные кварцевые резонаторы. В качестве резонансной системы СВЧ -генераторов используются объемные резонаторы, линии задержки или диэлектрические резонаторы.

Основное назначение автогенератора состоит в преобразовании мощности источника питания в сигнал заданной частоты. В задачах формирования сигналов с высокой спектральной чистотой чаще всего используются АГ гармонических сигналов вида (1.1.5).

>Db

Выход 1

о в-XX)

малый сигнал

¡большой сигнал

Выход 2

а0=ап

Рис. 1.1.2 Базовая схема автогенератора с обратной связью, генерирующей на

собственной частоте резонатора.

Структура АГ приведена на рис. 1.1.2 [1-4]. Она представляет собой усилитель с положительной обратной связью (ОС), компенсирующего потери в петле ОС на заданной частоте ш0. Условия самовозбуждения данной схемы известны как условия баланса фаз и амплитуд (условие Баркгаузена) [14,16,17]:

|Л0(уы)| = 1, (1.16)

arg Л0О'ы) = О, (1.17)

что эквивалентно,

Л0О'ы) = 1. (1.18)

Для формирования (1.1.9) необходимо, чтобы частотная характеристика

Л

петли ОС ßQ'w) имела вид выраженной резонансной кривой. Графики соответствующих зависимостей Aß(jrn), показаны на рис. 1.1.2 [3,16,17]. Запуск автоколебаний в данной схеме чаще всего вызывается случайными

флуктуациями в петле ОС. При этом, если |Ав(/'ш)1>1, то автоколебательный процесс экспоненциально возрастает. Если же коэффициент усиления активного элемента приближается к насыщению, то амплитуда колебаний достигает максимальной величины, а автогенератор входит в стационарный режим, где Ав(/ю)=1.

1.2. Спектр шумов АГ

Экспериментальные наблюдения показывают, что линия излучения сигнала АГ всегда искажается шумами, сосредоточенными в узкой полосе вокруг несущей частоты ш0. Можно показать, что основной механизм этих искажений обусловлен фазовыми шумами (ФШ) [3,16,17].

1.2.1. Фазовый шум При описании фазового шума АГ наиболее часто используемым показателем является односторонняя спектральная плотность мощности случайной флуктуации фазы y(t), определяемая как Sv(f), измеряемая в

л

[рад /Гц.] [3,4,5,16,17]. Другим способом описания шумов АГ является частотная спектральная плотность мощности,

^r (1.2.1)

{2ПУоУ

На практике распространена также оценка L(f уровня спектральной плотности мощности ФШ в одной боковой полосе при заданной отстройке f от несущей частоты в частотном интервале 1 Гц.,

x(/) = 1w), (122)

рекомендуемая стандартом IEEE 1139 для описания уровня фазового шума [22,23].

= ГО* МЯ

1.2.2. Закономерности изменения £ф(/)

Для АГ, построенных на основе затягивания частоты формируемого сигнала высокодобротным резонатором в активной петле ОС,

распространенным эмпирическим приближением зависимости 5ф(/) является

степенная аппроксимация Лисона [2,3,14,16],

о

5„(/)= ^ ^ (1.2.3)

¿=-4 (или меньше)

В логарифмическом масштабе различные участки спектра (1.2.4) можно представить прямыми линиями, наклон которых к координатным осям связан со степенным показателем I в (1.2.5) как I Х10 (дБ/декада). Обозначения соответствующих шумовых процессов приведены в таблица 1.2.1 [2-5]. Таблица 1.2.1 Слагаемые фазового шума АГ

Закономерность крутизна Шумовой процесс Единицы измерения

Ьо/° 0 белый фазовый шум рад2/Гц

Ь-1/-1 -1 фликкер фазовый шум рад2

Ь-2/-2 -2 белый частотный шум рад2 Гц

Ь-з/-3 -3 фликкер частотный шум рад Гц

Ь-4/-4 -4 случайное блуждание частоты рад2 Гц3

1.2.3. Частотный шум

Другой механизм ФШ связан со случайными вариациями частоты Дг(?) АГ, описываемыми соответствующей спектральной плотностью мощности 5^(/). Учитывая связь частоты и фазы сигнала АГ, несложно установить, что [2,3,14,16]:

^(/)=/%Ш (126)

/2

5у(/)= 45^0) (1.2.7)

^о

В литературе коэффициенты 5^(/) обозначаются через И{. [3,4,16] Сравнивая (1.2.6) и (1.2.7), находим

Бу(Г) = £ (1.2.8)

1=-2

1

Где Ь=—Ь-2 (1.2.9)

П

1.2.4. Амплитудный шум АГ

Амплитудным шумом в АГ обычно пренебрегают. Связано это с тем, что спектральная плотность амплитудного £а(ю) (АШ) и фазового (ФШ)

шумов АГ описываются как, [16, 17]:

П г \

5а{ы - ш0) =

9р2с2у60

1 +

п г \

ш0

где Q0 - добротность РС АГ.

Из последних формул видно, что вблизи рабочей частоты АГ превалирующими являются именно фазовые шумы генератора. Таким образом, высокая спектральная чистота автоколебаний должна достигаться, прежде всего, за счет снижения уровня ФШ АГ.

1.3. Оптоэлектронный автогенератор на ВО-ЛЗ

Первая работа, обосновывающая возможность использования оптоэлектронной конверсии при построении АГ, была опубликована в 1982 году №уег & Уо§еБ [24]. Спустя двенадцать лет Яо и Малеки описали созданный ими оптоэлектронный автогенератор (ОЭАГ), способный генерировать высокостабильные оптические сигналы на частотах до 70 ГГц [25]. Два основных типа ОЭАГ были опубликованы этими авторами в 1994-96 годах. Базовая структура такого устройства показана на рис. 1.3.1.

Как видно из рис. 1.3.1, свет лазерного источника здесь последовательно проходит через электрооптический модулятор (ЭОМ) и контур оптического волокна (ОВ), в фотоприемнике приемного оптоэлектронного модуля он

преобразуется в радиочастотный (РЧ) сигнал. Этот сигнал усиливается, фильтруется и помощью направленного ответвителя (НО) разделяется, часть мощности сигнала поступает обратно в контур ОС, на радиочастотный порт ЭОМ, а другая - на РЧ выход ОЭАГ.

Электроптический модулятор

Передающий лазерный модуль

Оптическое волокно

СВЧ выход ОЭГ

Приемный оптоэлектронный модуль

СВЧ усилитель

Л-

Рис. 1.3.1 Структура одноконтурного ОЭАГ [27]

Основным достоинством данного ОЭАГ является низкий уровень фазового шума. В экспериментах Яо и Малеки его уровень на несущей частоте 800 МГц и отстройке по частоте на 10 кГц. был менее -130 дБн/Гц. Задержка в петле ОС составляла 1,25 мкс [27]. В дальнейшем £(/), в схеме ОЭАГ с двойным контуром на частоте 10 ГГц., этот показатель был снижен до -140 дБн/Гц [28]. Эти показатели на 44 дБ ниже уровня фазового шума хорошего синтезатора частоты НР 8617В. В последние два десятилетия было предложено еще ряд новых схем ОЭАГ, обеспечивающих ~160 дБн/Гц на частоте 10 ГГц [29-41].

1.3 .1. Порог самовозбуждения ОЭАГ

Следуя [25-28], определим порог самовозбуждения ОЭАГ. Для этого учтем, что мощность оптического сигнала на выходе ЭОМ, возбуждаемого напряжением Уы(1) равна,

= + М (1.3.1)

где а - потери вносимые модулятором, Уп - его полуволновое напряжение, Ув -напряжение смещения, Р0 - мощность оптического сигнала на выходе лазера, п - коэффициент затухания модулятора.

В фотоприемнике оптический сигнал Р(1) преобразуется в электрический, уровень которого на выходе радиочастотного усилителя составит:

Уои^) = РРШСА = Vph\l-^1smn

V V

(1.3.2)

где Vph = ЯСа = 1рПЯСа, (1.3.3)

р - чувствительность детектора, Я - сопротивление нагрузки фотоприемника, ОА - коэффициент усиления усилителя, 1рн = аР0р/2 фототок.

Обратная связь в схеме ОЭАГ формируется путем подачи сигнала (1.3.2) обратно на СВЧ -порт ЭОМ. Следовательно, петлевое усиление в разомкнутом контуре ОС равно,

_ dVоиt

С =

Мы

Уы=о Vг

cos

т

(1.3.4)

Отсюда видно, что наибольшее усиление достигается в режиме, когда ¥в = 0 или Ув = УЯ.

Согласно (1.3.4) для самовозбуждения ОЭАГ необходимо, чтобы

петлевое усиление сигнала превысило единицу. Отсюда находим порог самовозбуждения Урь ОЭАГ: _ V

]/рК = пг]со5^в^7Т] (135)

В идеальном случае, когда п = 1 и Ув = 0,УП, из (1.3.5) следует,

Vr)h=V (1.3.6)

п

Заметим, что согласно (1.3.3) и (1.3.6), при достаточной мощности лазера Р0, когда 1рнЯ> V/, в петле ОС может не потребоваться дополнительного усиления (Од=1). Это значит, что мощность Р0 обеспечивает необходимую энергию самовозбуждения ОЭАГ. Устранение усилителя в контуре ОС в данном режиме позволяет исключить шумовые источники электронного

усилителя, что приводит к снижению £(/). Оценка Уръ по формулам (1.3.3), (1.3.6) для ЭОМ с параметрами Кп=3,14 В, ^=50 Ом, чувствительности фотодетектора 0,8 А/В показывает, что для реализации данного режима необходимый уровень оптической мощности составляет 25 мВт. [26].

1.3.2. Частота и амплитуда сигнала ОЭАГ

Как и в других типах АГ, автоколебательный процесс в ОЭАГ инициируется шумами схемы, которые можно рассматривать как совокупность случайных гармонических составляющих,

= (1.3.7)

где 7in(t) - частотная составляющая комплексной амплитуды шума.

При циркуляции составляющих (1.3.7) в петле ОС ОЭАГ, имеет место соотношение:

7n(w,t) = F(w)G(Vb)Fn-1(w,t-T'), (1.3.8)

где т'- временная задержка парциальных гармоник возбуждаемого сигнала в ОВ, а n - номер оборота гармоники сигнала при ее циркуляции в петле ОС. При этом, Fn=o(w, t) = Fin(w, t).

Полный сигнал в любой момент времени представляет собой сумму гармоник, циркулирующих в петле ОС ОЭАГ,

f Т/ „¿tot

t) =-ч . (1.3.9)

Соответствующая РЧ мощность шумовой составляющей, циркулирующей на частоте ю, будет:

_Сл2|Цп(ы)|2/2Я_ (1.3.10)

(W) 1 + ^)ОД)|2 - 2F(w)|G(V0)| cos[^r' + 0(w) + 0o]'

Отсюда видно, что при постоянной подобно резонатору Фабри-

Перо (РФП), АЧХ ОЭАГ содержит эквидистантый набор резонансных частот (мод), (Рис. 1.3.2). В литературе указанные промежутки называются областями свободной дисперсии FSR (Free Spectral Range) A/fsr [13]. Частоты мод определяются соотношением,

шкт' + Ф(ык) + ф0 = 2кп, (1.3.11)

где к=1,2,3... - номер моды.

Моды представляют собой возможные автоколебательные режимы ОЭАГ.

fk-l fk fk+l Рис. 1.3.2 Модовый спектр ОЭАГ. Селекция мод в петле ОС ОЭАГ осуществляется РЧ- фильтром, обеспечивающим необходимое усиление только для одной из них.

1.4. Элементная база оптоэлектронных схем ОЭАГ 1.4.1. Перестраиваемые полупроводниковые лазеры с распределенным

брэгговским отражателем (DBR)

Как известно, лазер представляет собой одну из разновидностей АГ, а его структурная схема соответствует рис. 1.1.2 [3,16].

Пороговое условие стационарной генерации лазера, описывается выражением (1.4.1) и означает компенсацию внутренних потерь резонатора (а), а также потерь на отражение от зеркал (ат) усилением активной среды, определяемым коэффициентами оптического ограничения (Г) и погонного усиления активной среды ga(Х) [42-46],

^^ -а^-ат = 0 (14 2)

Отсюда следует, что условие баланса амплитуд в резонаторном контуре лазера определяется кривой [42-46],

gc(^) = ^^ -щ-ат (1.4.3)

Условие баланса фаз, в свою очередь, зависит от длины оптического резонатора L и его эффективного показателя преломления п для #-й продольной моды резонатора с центром на длине волны Хм.

(1.4.4)

Отсюда следует, что, если выполняется условие (1.4.2), то аналогично рис. 1.3.2, в лазерном резонаторе могут формироваться множество из М продольных с интервалом A [42-46],

AA = -|— (1.4.5)

Для обеспечения одномодового режима (М=1) в лазере с распределенным брэгговским отражателем (Distributed Bragg Reflector - DBR) одно из зеркал резонатора Фабри-Перо заменяется избирательным брэгговским зеркалом (см. рис. 1.4.1 б). При этом для обеспечения волновой перестройки конструкция такого лазера обычно представляет собой трехсекционное устройство, в котором секции разделены пассивной волноводной областью, как показано на рис. 1.4.1а [43]. В этой схеме брэгговская решетка замыкается просветляющим

а. б.

Рис. 1.4.1 а) Схема структуры трехсекционного DBR-лазера и б) микрофотография фрагмента профиля брэгговской решетки [43].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Лукина Анна Андреевна, 2017 год

Список литературы

1 Капранов, М.В. Теория колебаний в радиотехнике: учеб. пособие для вузов / М.В. Капранов, В.Н. Кулешов, Г.М. Уткин- М.: Наука, 1984 г. - 320 с.

2 Царапкин, Д. П. Методы генерирования СВЧ колебаний с минимальным уровнем фазовых шумов /Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. 05.12.04 / Царапкин Дмитрий Петрович.

3 Rubiola, E. Phase noise and frequency stability in oscillators / E. Rubiola -Cambridge: Cambridge University Press, 2008 - 228 p.

4 Риле, Ф. Стандарты частоты. Принципы и приложения / Ф. Риле - Пер. с англ. —М.: Физматлит, 2009, - 511 с.

5 IEEE Standard Definitions of Physical Quantities for Fundamental Frequency and Time Metrology-Random Instabilities // IEEE Standard 1139-2008. - New York, 2009.

6 Barton, D. K. Radar System Analysis and Modeling / D. K. Barton - 2005: Artech House.

7 Richardson, A. WCDMA Design Handbook / A. Richardson 2005: Cambridge University Press.

8 Ильченко, М.Е. Диэлектрические резонаторы / М.Е. Ильченко, В.Ф. Взятышев- М.: Радио и связь, 1989. — 328 с.

9 Grop, S. 10 GHz cryocooled sapphire oscillator with extremely low phase noise. / S. Grop, P.Y. Bourgeois, R. Boudot, Y. Kersale, E. Rubiola, V. Giordano // Electron Lett.- Mar. 2010.- vol. 46 -pp. 420-422.

10 Maleki, L. Sources: The Optoelectronic Oscillator. / L. Maleki // Nature Photonics Technology Focus- December 2011- Vol. 5, No. 12 - pp. 728-730.

11 Maleki, L. High Performance Optical Oscillators for Microwave and mm-wave Applications / L. Maleki // Microwave Journal - October 2013 -http://www.oewaves.com/media-events/item/119-high-performance-optical-oscillators-for-microwave-and-mm-wave-applications.

12 Seeds, A. J. Microwave photonics / A. J. Seeds, K. J. Williams // J. Lightwave Technol.- Dec. 2006 - vol. 24, no. 12 - pp. 4628-4641.

13 Урик-мл, В. Дж. Основы микроволновой фотоники. / В. Дж. Урик-мл., Дж. Д. МакКинни, К. Дж. Вилльямс. - Техносфера, 2016 - 376 с.

14 Егоров, В. Н. Микроволновые диэлектрические резонаторы в физических измерениях: диссертация д. т. н.: 01.04.01/ Егоров Виктор Николаевич.-Иркутск - 2013 г.

15 Leeson, D. B. A simple model of the feedback oscillator noise spectrum/ D. B. Leeson // Proceedings of the IEEE - 1966. - vol. 54. - p. 329-330.

16 Rubiola, E. The Leeson Effect: Phase Noise in Feedback Oscillators / E. Rubiola //2006 IEEE International Frequency Control Symposium Tutorial. - Dept. LPMO FEMTO ST Institute. - Besançon, France. - June 2006.

17 Букингем, М. Шумы в электронных приборах и системах/ М. Букингем -Москва: «Мир», 1986 г. -399 с.

18 Culter, L. S. Some Aspects of the Theory and Measurement of Frequency Fluctuations in Frequency Standards / L. S. Culter, C. L. Searle // Proceedings of the IEEE - 1966.- vol. 54, no. 2 - pp. 136-154.

19 Darwish, A. М. A new noise reduction technique for MMIC oscillators / A. М. Darwish, A. K. Ezzeddine, H-L. A. Hung, F. R. Phelleps // 1992 IEEE MTT-S Digest.- 1992.-№ 1- P. 463-466.

20 Брагинский, В. Б. Системы с малой диссипацией./ В. Б. Брагинский, В. П. Митрофанов, В. И. Панов - М.: Наука, 1981. - 144 с.

21 Kroupa, V. F. Noise properties of PLL systems / V. F. Kroupa // IEEE Trans. Commun. -1982.- V. 30, No. 10. -P. 2244-2252.

22 IEEE Standard Definitions of Physical Quantities for Fundamental Frequency and Time Metrology - Random Instabilities: IEEE Standards 1139-1999. - Vig J. R. (chair.).

23 IEEE Standard Definitions of Physical Quantities for Fundamental Frequency and Time Metrology: IEEE Standard 1139-1988.- Hellwig H. (chair.).

24 Neyer, A. High-frequency electro-optic oscillator using an integrated interferometer/ A. Neyer, E. Voges, // Appl. Phys. Lett.-1982.-vol. 40, no. 1-pp. 6-8.

25 Yao, X. S. High frequency optical subcarrier generator/ X. S. Yao, L. Maleki // Electronics Letters- 1994- vol. 30, no. 18.- p. 1525.

26 Yao, X. S. A Light-Induced Microwave Oscillator/ X. S. Yao, L. Maleki// TDA Prog. Rep. 42-123 - 1995 - pp. 47-68.

27 Yao, X. S. Optoelectronic microwave oscillator / X. S. Yao, L. Maleki// J. Opt. Soc. Am. B - August 1996 - vol. 13, no. 8 -pp. 1725-1735.

28 Yao, X. S. Dual-loop opto-electronic oscillator/ X. S. Yao, L. Maleki, G. Lutes // IEEE Int. Freq. Control Symp.-Proc. 1998-pp.545-549.

29 Salik, E. An Ultralow Phase Noise Coupled Optoelectronic Oscillator/ E. Salik, N. Yu, L. Maleki, // IEEE Photonics Technol. Lett.-2007- vol. 19, no. 6 - pp. 444-446.

30 Eliyahu, D. RF Amplitude and Phase-Noise Reduction of an Optical Link and an Opto-Electronic Oscillator/ D. Eliyahu, D. Seidel, L. Maleki,// IEEE Trans. Microw. Theory Tech.- 2008-vol. 56, no. 2 - pp. 449-456.

31 Борцов, А.А. Оптоэлектронный генератор радиочастотного диапазона с накачкой квантоворазмерным лазерным диодом: диссертация д. т. н.: 05.12.04 / Борцов Александр Анатольевич - 2014. - 402 с.

32 Zhou, W. Injection-locked dual opto-electronic oscillator with ultra-low phase noise and ultra-low spurious level / W. Zhou, G. Blasche // IEEE Trans Microw: Theory Tech. - Mar. 2005. - Vol. 53. - P. 929-933.

33 Levy, E.C. Modeling optoelectronic oscillators / E.C. Levy, M. Horowitz, C.R. Menyuk // JOSA B. - 2009. - Vol. 26, №1. - P.148-158.

34 Paul, D. A Review of Optoelectronic Oscillators for High Speed Signal Processing Applications// ISRN Electronics Volume - 2013 -16 p.

35 Levy, E.C. Comprehensive computational model of single- and dual loop optoelectronic oscillators with experimental verification / E.C. Levy, O. Okusaga, M. Horowitz, C.R. Menyuk, W. Zhou, G.M. Carter. // Opt. Express. -2010. - Vol. 18. - P. 21461-21476.

36 Volyanskiy, K. Compact optoelectronic microwave oscillators using ultra-high Q whispering gallery mode disk-resonators and phase modulation/ K.

Volyanskiy, P. Salzenstein, H. Tavernier, M. Pogurmirskiy, Y. K. Chembo, and L. Larger // Opt. Express - 2010 - Vol.18 - P.22358.

37 Maleki, L. High Performance Optical Oscillators for Microwave and mm-wave Applications/ L. Maleki // Microwave Journal - October 2013 - pp. 106-119.

38 Saleh, K. Study of the noise processes in microwave oscillators based on passive optical resonators. / K. Saleh, P. Merrer, A. Ali-Slimane, O. Llopis , G. Cibiel //International Journal of Microwave and Wireless Technologies - 2013-vol.5(3) - pp 371-380.

39 Duy, N. L. Materials used for the optical section of an optoelectronic oscillator/ N. L. Duy, L. V. H. Nam, V. V. Yem, L. Vivien, E. Cassan, B. Journet, // Adv. Nat. Sci.: Nanosci. Nanotechnol - 2010- vol. 1 -045008 (5pp).

40 Белкин, М. Оптоэлектронный генератор - первое практическое устройство СВЧ -оптоэлектроники / М.Белкин, А.Лопарев // Электроника: Наука, Технология, Бизнес - 2010 - №6 - с. 62-70.

41 Schawlow, A. L. Infrared and Optical Masers/ A. L. Schawlow, C. H. Townes //Phys. Rev.- 1958 - vol. 112, no. 6 - pp. 1940-1949.

42 Byer, R. L. Diode Laser-Pumped Solid-State Lasers / R. L. Byer // Science -1988 -vol. 239 - pp. 742-747.

43 Coldren, L.A. Diode Lasers and Photonic Integrated Circuits/ L.A. Coldren, S.W. Corzine, M.L. Masanovic, // Wiley - 2012 - 723 p.

44 Waynant, R.W. Electro-Optics Handbook / R.W. Waynant, M.N. Ediger// Ed's. - N.Y.: McGraw-Hill Inc. -2000. -P.6.7.

45 Тамир, Т.(ред.) Волноводная оптоэлектроника./ Т.Тамир.-Мир, 1991-575 с.

46 Keiser, G. Optical Fiber Communications [Text] / G. Keiser.// New York: McGraw-Hill, Inc.- 1991 - 461 p.

47 Kogelnik, H. Scaling Rules for Thin-Film Optical Waveguides / H. Kogelnik, V. Ramaswamy //Appl. Opt.- 1974-.vol.13- pp. 1857.

48 Унгер, Х.-Г. Планарные и волоконные оптические волноводы / Х.-Г. Унгер -М.: Мир, 1980 - 656 с.

49 Хаус, Х. Волны и поля в оптоэлектронике / Х. Хаус- М.: Мир, 1988. -432 с.

50 Снайдер, А. Теория оптических волноводов /А.Снайдер, Дж. Лав - М., «Радио и связь», 1987 - 656 с.

51 Розеншер, Э. Оптоэлектроника (пер. с франц.) / Э. Розеншер, Б. Винтер. -Техносфера, 2004.- 592 с.

52 Фриман, Р. Волоконно оптические системы связи / Р. Фриман -Техносфера, 2003. - 440 с.

53 Гончаренко, А. М. Основы теории оптических волноводов/ А. М. Гончаренко, В. А. Карпенко - М.: Едиториал УРСС, 2004. - 240 с.

54 Иоргачев, Д. В. Волоконно-оптические кабели и линии связи [Текст] / Д.В. Иоргачев, О.В. Бондаренко. - М.: Эко-Трендз, 2002. - 282 с.

55 Ghatak, A. Introduction to fibre optics [Text] / A. Ghatak, K. Thyagarajan. -Cambridge University Press, 1998. - 565 p.

56 Jiles, A. J. A high stability microwave oscillator based on a sapphire loaded superconducting cavity/ A. J. Jiles, S. K. Jones, D. G. Blair, M. J. Buckingham // in Proc. 43rd Annual Freq. Contr. Symp. U.S.A.- 1989.- P. 89-93.

57 Santiago, D. G. Microwave frequency discriminator with a cryogenic sapphire resonator for ultra-low phase noise / D. G. Santiago, G. J. Dick // in Proc. 1992 Int. IEEE Freq. Contr. Symp. - 27-29 May 1992 - Hershey, U.S.A.-P. 176-182.

58 Wait, J. R. Electromagnetic Whispering Gallery Modes in a Dielectric Rod/ J. R. Wait // Radio Science.-1967.-Vol. 2, № 9. - P. 1005—1007.

59 Bass, M. Handbook of optics. Design, Fabrication, and Testing; Sources and Detectors; Radiometry and Photometry / Michael Bass, Casimer DeCusatis, Vasudevan Lakshminarayanan, Guifang Li, Carolyn MacDonald, Eric Van Stryland, Jay M. Enoch, Virendra N. Mahajan .-2010- Vol. 2.

60 MX-LN-10 - цифровой 1550 нм 12,5 Гбит/с оптический модулятор. - Сайт Специальные системы. Фотоника -http://sphotonics.ru/catalog/amplitude-eo-modulator/mx-ln-10/.

61 Лиокумович, Л. Б. Волоконно-оптические интерферометрические измерения. / Л. Б. Лиокумович. -Волоконно-оптические интерферометры. Ч. 1.- СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2007.- 110с.

62 Царапкин, Д. П. Применения диэлектрических резонаторов с волнами типа «шепчущей галереи» для стабилизации частоты автогенераторов сверхвысоких частот / Д. П. Царапкин // Радиотехника. -2002 - № 2. -С.28-35.

63 Tsarapkin, D. Whispering Gallery Traveling Interferometer for Low Phase Noise Applications./ D. Tsarapkin, N. Shtin. // IEEE International Frequency Control Symposium Proceedings - 2004 - p. 762-765.

64 Ivanov, E. Applications of Interferometric Signal Processing to Phase-noise Reduction in Microwave Oscillators. / E. Ivanov, M. Tobar and R. Woode. // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques - October 1998 - vol. 46, № 10 - p. 1537-1545.

65 McNeilage, C. A Review of Sapphire Whispering Gallery-mode Oscillators Including Technical Progress and Future Potential of the Technology./ C. McNeilage, J. Searls, E. Ivanov, P. Stockwell, D. Green and M. Mossammaparast.// IEEE International Frequency Control Symposium Proceedings - 2004 - p. 210-218.

66 Gupta, A. S. High Spectral Purity Microwave Oscillator: Design Using Conventional Air-Dielectric Cavity./ A. Sen Gupta, D. Howe, C. Nelson, A. Hati, F. Walls and J. Nava. // IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control- October 2004 -v. 51, № 10, - p. 1225-1231.

67 Ivanov, E. Microwave Interferometry: Application to Precision Measurements and Noise Reduction Techniques. / E. Ivanov, M. Tobar and R. Woode. // IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control, - November 1998 - v. 45, № 11 - p. 1526-1536.

68 Sann, К. H. The measurement of near-carrier noise in microwave amplifiers./ К. H. Sann // IEEE Trans. Microw. Theory Tech. MTT-16- 1968.-761-766.

69 Tobar, M. High-Q Whispering Gallery Traveling Wave Resonators for Oscillator Frequency Stabilization./ M. Tobar, E. Ivanov, P. Blondy, D. Cros, P. Guillon. // IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectric and Frequency Control - March 2000 - v. 47, № 3 - p. 421-426.

70 Ivanov, E.N. Microwave interferometry: Application to precision measurements and noise reduction techniques./ E.N. Ivanov, M.E. Tobar, R.A. Woode // IEEE Trans. Ultrason., Ferroelect., Frea, Contr.- 1998.-vol.45-pp.1526-1536.

71 Drever, R. W. P. Laser phase and frequency stabilization using an optical resonator./ R. W. P. Drever, J. L. Hall, F. Y Kowalski, J. Hough, G. M. Ford, A. J. Munley, and H. Ward. // Appl. Phys. Lett.- June 1983 - vol.31 (2) - 97-105.

72 Black, E. D. An introduction to Pound-Drever-Hall laser frequency stabilization/ E. D. Black// American Journal of Physics - 2001 - vol.69 - p. 79.

73 Rodriguez, J. D.-A semiconductor-based, frequency-stabilized mode-locked laser using a phase modulator and an intracavity etalon/ J. D.-Rodriguez, I. Ozdur, C.Williams, P. J. Delfyett// Opt. Lett. - 2010 - vol.35 -pp. 4130-4132.

74 Pound, R. V. Electronic frequency stabilization of microwave oscillators./ R. V Pound. // Rev. Sci. Instrum. - Nov. 1946 - vol.17(11) - pp.490-505

75 Pound-Drever-Hall Locking of a Chip External Cavity Laser to a High-Finesse Cavity Using Vescent Photonics Lasers & Locking Electronics -http://www.vescent.com/app-tech-notes/pound-drevel-hall-cavity-locking/.

76 Горевой, А. В. Исследование направленного фильтра на СВЧ-резонаторе с эффектом волн шепчущей галереи / А. В. Горевой, А.А. Лукина. // Материалы докладов XI Международной научно-практической конференции «Электронные средства и системы управления»,- Россия, Томск, 25-27 ноября 2015 г. - № 1- С. 262-265.

77 Горевой, А. В. Возбуждение резонатора бегущей волны моды «шепчущей галереи» с линией передачи с распределенной связью / А. В. Горевой, А.А. Лукина// 26-я Международная крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», Севастополь, Россия -2016 г.- С. 1311-1314.

78 Горевой, А. В. Реализация четырехпортового направленного фильтра с бегущей волной типа "шепчущей галереи" / А. В. Горевой, А.А. Лукина. // Материалы докладов XII Международной научно-практической

конференции «Электронные средства и системы управления» Россия, Томск, 2016 г.- № 1. - С. 182-184.

79 Направленный фильтр СВЧ. пат № 170771 / Горевой А.В., Лукина А.А.. заявитель и патентообладатель АО НПФ «Микран» заявка № 2016145709, от 22.11.2016.

80 Горевой, А.В. Режим резонанса бегущей волны в диэлектрическом дисковом резонаторе автогенератора сантиметрового диапазона / А.В. Горевой, А.С.Задорин, А.А. Лукина. // Журнал Труды НИИ Радио -2017-№2 - стр. 14-22.

81 Вайнштейн, J1. А. Открытые резонаторы и открытые волноводы. / J1. А. Вайнштейн— М.: Сов. радио, 1966. — 476 с.

82 Взятышев, В. Ф. Диэлектрические волноводы./ В. Ф. Взятышев- М.: Сов. радио, 1970. - 216 с.

83 Городецкий, М.Л. Оптические микрорезонаторы с гигантской добротностью./ М.Л. Городецкий- Изд. Физматлит, 2011 г. - 415 с.

84 Добромыслов, В. С. Диэлектрические резонаторы с волнами «шепчущей галереи»/ В. С. Добромыслов, В. Ф. Взятышев - Тр. МЭИ. 1973. - Вып. 161. - С. 78—84.

85 Соколов, И.А. Применение диэлектрических резонаторов в генераторах сантиметрового и миллиметрового диапазонов /И. А. Соколов -Электронная техника. Сер. 10.- Микроэлектронные устройства 1990- Вып. 1(79) - с. 36-39.

86 Сазонов, Д. М. Антенны и устройства СВЧ: Учебник для радиотехнических спец. вузов./ Д. М. Сазонов - М.: Высш. шк., 1988-432 с.

87 Власов, С. H. О колебаниях «шепчущей галереи» в открытых резонаторах с диэлектрическим стержнем/ С. H. Власов //-Радиотехника и электроника. -1967- Т. 12, № 3. - с. 572—573.

88 Царапкин, Д. П. Применения диэлектрических резонаторов с волнами типа «шепчущей галереи» для стабилизации частоты автогенераторов

сверхвысоких частот. / Д. П. Царапкин // Радиотехника - 2002 г. - №2, -стр. 28-35.

89 Лукина, А.А. Модовый состав оптического микрорезонатора оптоэлектронного генератора СВЧ диапазона / А.А. Лукина, А. Б. Галиев. // Материалы всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР-2014», Россия, Томск - 14-16 мая 2014 г.- Часть 1,- 280 с.

90 Галиев, А. Б. Шумовая модель оптоэлектронного генератора СВЧ диапазона диапазона / А. Б. Галиев, А.А. Лукина, А. Н. Нуркасымов // Материалы всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР-2014», Россия, Томск - 14-16 мая 2014 г.- Часть 1,- 280 с.

91 Galiev, A.B. The optoelectronic microwave oscillator based on an optical disk microresonator / A.B. Galiev, A.S. Zadorin, A.A. Lukina, R.S. Kruglov // Microwave & Telecommunication Technology (CriMiCo), 24th International Crimean Conference - 2014 -DOI: 10.1109 CRMICO.2014.6959307.

92 Галиев, А. Б. Моделирование оптоэлектронного генератора в среде simulink / А. Б. Галиев, А.А. Лукина, А.С. Задорин // Материалы докладов X Международной научно-практической конференции «Электронные средства и системы управления»,- Россия, Томск - 12-14 ноября 2014 г Часть 2- стр. 178-182.

93 Лукина, А.А. Возможности микроминиатюризации оптоэлектронного генератора СВЧ-диапазона / А.А. Лукина, А.С. Задорин // Материалы докладов X Международной научно-практической конференции «Электронные средства и системы управления», Россия, Томск - 12-14 ноября 2014 г Часть 2- стр. 182-186.

94 Горевой, А. В. Оптоэлектронный генератор с волоконно-оптической линией задержки: численное моделирование и экспериментальное исследование./ А. В. Горевой, Д. А. Конкин, А. А. Лукина, Г. К. Толендиев. // Научная сессия ТУСУР - 2015: Материалы Всероссийской научно-

технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, Томск, 13-15 мая 2015 г. - Томск В-Спектр, 2015- Ч. 2. - с. 26-29.

95 Горевой, А. В. Макет оптоэлектронного генератора с волоконно-оптической линей задержки./ А. В. Горевой, Г. К. Толендиев, Д. Е. Бадырова, М. Г. Шарипова, А. А. Лукина, Д. А. Конкин // Научная сессия ТУСУР - 2015: Материалы Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, Томск, 13-15 мая 2015 г. - Томск В-Спектр, 2015: в 5 частях. - Ч. 2. - с. 70-72.

96 Лукина, А.А. Исследование оптоэлектронного генератора СВЧ-диапазона / А.А. Лукина, Толендиев Г.К., Горевой А.В. // 25-я Юбилейная Международная Крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» г. Севастополь - 2015 г.

97 Задорин, А.С. Исследование моделей подавления паразитных мод оптоэлектронного СВЧ- автогенератора на основе инжекционной и многоконтурной схем / А.С. Задорин, А.А. Лукина // Журнал Доклады ТУСУРа - 2016- том 19 № 4 - с. 81-84.

98 Задорин, А.С. Режим резонанса бегущей волны в оптическом дисковом микрорезонаторе оптоэлектронного автогенератора / А.С.Задорин, А.А. Лукина. // Интерэкспо Гео-Сибирь. - 2017. - Т. 5, № 2 - С. 94-99.

99 Горевой, А.В. Возбуждение дискового диэлектрического СВЧ резонатора бегущей волной / А.В. Горевой, А.А. Лукина, Н. В. Пилин, Н. Аманбаев. // Научная сессия ТУСУР-2017: Материалы Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, В-Спектр - Россия, Томск.

100 Shtin, N. Novel Sapphire Directional Filters for Ultra Low Phase Noise Applications / N. Shtin, J. M. L. Romero, E. Prokhorov // in proc. 49th IEEE MWSCAS - 2006 - pp. 42-46.

101 Yao, X.S. Ultra-low phase noise dual-loop optoelectronic oscillator / X.S. Yao, L. Maleki // In Technical Digest of the Optical Fiber Communication Conference and Exhibit (OFC '98). - San Jose: CA. - Feb. 1998. - P. 353-354.

102 Lou, F. Experimental demonstration of silicon-based metallic whispering gallery mode disk resonators and their thermotuning / Fei Lou, Lars Thylen, Lech Wosinski // The Optical Fiber Communication Conference and Exposition (OFC) - 2014.

103 Анищенко, В.С. Регулярные и хаотические автоколебания. Синхронизация и влияние флуктуаций / В.С. Анищенко, В.В. Астахов, Т.Е. Вадивасова. -Долгопрудный: Интеллект, 2009. - 312 с.

104 Задорин, А.С. Система стабилизации частоты лазерного излучения на основе высокодобротного планарного оптического дискового микрорезонатора./ А.С. Задорин, А.А. Лукина // Материалы докладов XIII Международной научно-практической конференции «Электронные средства и системы управления»,- Россия, Томск, 2017 г.

105 Задорин, А.С. Интерферометрический контроль фазовых шумов в оптоэлектронном автогенераторе с высокодобротным оптическим микрорезонатором./ А.С. Задорин, А.А. Лукина, Н. Аманбаев // Материалы докладов XIII Международной научно-практической конференции «Электронные средства и системы управления»,- Россия, Томск, 2017 г.

106 Каганов, В. И. Системы автоматического регулирования в радиопередатчиках / В. И. Каганов - М.: Связь, 1969. - 232 с.

107 Гоноровский, И.С. Радиотехнические цепи и сигналы / И.С. Гоноровский -М.: Советское радио, 1977. -608 с.

108 Бычков, С. И. Стабилизация частоты генераторов СВЧ / С. И. Бычков, Н. И. Буренин, Р. Т. Сафаров - Под ред. С. И. Бычкова - М.: Сов. радио, 1962.-376 с.

109 Половков, И. П. Стабилизация частоты генераторов СВЧ внешним объёмным резонатором / И. П. Половков - М.: Сов. радио, 1967. - 192 с.

110 Marcatili, E. A. Bends in optical dielectric guides / E. A. Marcatili //Bell Syst. Tech. J. - 1969 - V. 48 —P. 2103-2132.

111 Merrer, P.H. Optical techniques for microwave frequency stabilization: resonant versus delay line approaches and related modelling problems / P.H. Merrer, H.

Brahimi, O. Llopis. //2008 IEEE Topical Meeting on Microwave Photonics -Oct 2008 - Gold Coast, Australia. - pp.146-149.

112 Merrer, P.-H. Characterization technique of optical whispering gallery mode resonators in the microwave frequency domain for optoelectronic oscillators / P.-H. Merrer, K. Saleh, O. Llopis, S. Berneschi, F. Cosi, G. N. Conti // Appl. Opt. 2012- vol.51 -pp.4742-4748.

113 Righini, G.C. Whispering gallery mode micro resonators: Fundamentals and applications. / G.C. Righini, G.N. Conti, S. Soria, Y. Dumeige, P. Feron, M. Ferrari, D.Ristic//Rivista del Nuovo Cimento della Societa Italiana di Fisica -2011- vol.34(7) - 435-488.

114 Matsko, A. B. Optical resonators with whispering gallery modes I: Basics/ A. B. Matsko, V. S. Ilchenko// IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron 2006- vol.12-p. 3

115 Ilchenko V. S. Optical resonators with whispering-gallery modes-part II: applications/ V. S. Ilchenko, A. B. Matsko, // IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron 2006 -vol.12 - p. 15.

116 Chiasera, A. Spherical whispering-gallery-mode microresonators / A. Chiasera, Y. Dumeige, P. Feron, M. Ferrari, Y. Jestin, G. Nunzi Conti, S. Pelli, S. Soria, and G. C. Righini // Laser Photonics 2010-Rev. 4 -pp. 457-482.

117 Savchenkov, A. A. Optical resonators with ten million finesse/ A. A. Savchenkov, A. B. Matsko, V. S. Ilchenko, L. Maleki // Opt.Express 2007 -Vol. 15 - pp. 6768-6773.

118 Bunyaev, S. A. Microstrip Whispering-Gallery-Mode Resonator./ S. A. Bunyaev, A. A. Barannik, N. T. Cherpak. // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques - 31 July 2015 -Volume: 63 - pp.2776 - 2781.

119 Ilchenko, V. Optical Microsphere Resonators and Laser Frequency Stabilization / V. Ilchenko// Lasers and Electro-Optics Society Annual Meeting Proceedings -November 1997 - p. 94-95.

Приложения

МИКРАН

Акционерное общество «Научно-производственная фирма «Микран» (АО «НПФ «Микран»)

АКТ

от 23.06.2017 № АО 10617

использования результатов диссертационной работы Лукмиой Анны Андреевны,

представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук

Настоящий акт составлен о том, что следующие результаты диссертационной работы Лукиной A.A. на тему «Онтоэлектроннан конверсия как метод снижения фазовых шумов автогенераторов СВЧ диапазона с резонансной системой бегущей волны», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук, используются в научно-производственной деятельности АО НПФ «Микран»:

• модель резонансной системы высокостабильных СВЧ генераторов и синтезаторов на их основе;

• система возбуждения азимутальных мод высокого порядка в дисковых диэлектрических резонаторах с большим форм-фактором (т.е. отношением диаметра резонатора к его высоте) с не компланарным расположением элементов связи относительно плоскости резонатора;

Указанные результаты диссертационного исследования Лукиной A.A. представляют интерес для проектно-конструкторской деятельности предприятия, связанной с разработкой и проектированием высокостабильных СВЧ генераторов и синтезаторов на их основе, а также при разработке новых радиотехнических и оптоэлектронных систем.

Ведущий инженер отдела

синтезаторов частот ДИИС АО «НПФ «Микран»

Андрей Викторович I "оревой

Заместитель директора департамента информационно-измерительных сист

УТВЕРЖДАЮ:

ier Васильевич Кравченко