РАДИОФОТОННЫЙ ОПТОВОЛОКОННЫЙ МОДУЛЬ Российский патент 2023 года по МПК H04B10/00 

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к радиофотонике, и может быть использовано при конструировании систем возбуждения антенн и активных фазированных антенных решеток (АФАР) для связи, радиолокации, радионавигации и радиоэлектронному противодействию.

Известно микроволновое фотонное устройство (см. заявка US 20210194586, МПК Н04В 10/2575, опубл. 24.06.2021), включающее источник оптического излучения, радиочастотный источник, электрооптический модулятор, соединенный волноводом с оптическим источником и с источником радиоизлучения, причем электрооптический модулятор содержит первый кольцевой резонаторный модулятор и второй кольцевой резонаторный модулятор, маломощный фотодетектор, преобразующий промодулированный оптический сигнал в высокочастотный электрический сигнал, подаваемый на радиочастотный выход.

Недостатками известного фотонного устройства является низкая мощность, много меньшая одного мВт.

Известен оптоволоконный фотоэлектрический СВЧ модуль (см. заявка US 2006140644, МПК Н04В 10/04, опубл. 29.06.2006), включающий широтно-импульсный модулятор для приема амплитудно-модулированного радиочастотного входного сигнала и преобразования его в широтно-импульсный модулированный (ШИМ) сигнал, оптический передатчик для приема ШИМ-сигнала и преобразования его в оптический выходной сигнал, соединенный волоконно-оптическим кабелем с фотодетектором, преобразующим промодулированный оптический сигнал в высокочастотный электрический сигнал, имеющий заданную мощность, передаваемый в антенну.

Недостатком известного СВЧ модуля является малая мощность (1 мВт) устройства возбуждения, которая ограничивается мощностью одного фотодетектора, неоптимальное согласование фотодетектора с антенной, что ведет к потере мощности генерируемого антенной сигнала и к искажению самого сигнала.

Известно устройство формирования и приема импульсных электромагнитных сигналов сверхкороткой длительности без несущей (см. патент RU 2313870, МПК H01Q 21/06, опубл. 27.12.2007), содержащее генератор импульсов пилообразного тока, соединенный с накопительным конденсатором, лавинный диод, приемоизлучательный элемент и приемник. Приемоизлучательный элемент выполнен в виде двух разнесенных проводников, закороченных с одного из концов, а с входа последовательно соединенных с лавинным диодом и накопительным конденсатором и, через управляемый ограничитель, параллельно соединенных с входом приемника.

Недостатками известного устройства являются малая мощность излучения поскольку параметры импульса электромагнитных сигналов ограничиваются параметрами лавинного диода, а излучаемый импульс униполярный.

Известен радиофотонный передающий тракт для передачи мощных широкополосных сигналов и эффективного возбуждения антенн (см. патент RU 2716269, МПК Н04В 10/70, опубл. 11.03.2020), включающий модулированный мощный лазер, на вход которого подается радиочастотный модулирующий сигнал, а оптический выход лазера соединен с входом волоконно-оптической линии связи, выход которой соединен с оптическим входом фотодетектора. В устройство введена дифференцирующая цепь, постоянная времени которой выбрана таким образом, что позволяет сформировать из короткого однополярного импульса двухполярный (двухлепестковый) импульс той же длительности на выходе, представляющая собой последовательно соединенные конденсатор и резистор, причем конденсатор подключен к радиосигнальному выходу фотодетектора, вывод резистора соединен с шиной нулевого потенциала, а с выхода дифференцирующей цепи, которым является точка соединения конденсатора и резистора, мощный широкополосный радиосигнал через радиочастотный фидер поступает на излучающий элемент антенной решетки.

Недостатками известного устройства является низкое значение КПД, отсутствие идентичности формы импульса отрицательной полярности положительному импульсу фотодетектора, поскольку в пассивной дифференциальной цепи присутствуют потери. Кроме того, наличие дифференциальной цепочки способствует снижению помехоустойчивости в определенном частотном диапазоне.

Известна радиофотонная линия передачи мощных широкополосных сигналов (см. патент RU 2674074, МПК Н04В 10/70, опубл. 07.12.2018), включающая две части, непосредственно модулированный мощный лазер, выполненный в виде гетеролазера с источником смещения и фотодетекторы, а между двумя частями волоконно-оптическая линия. В устройство введен оптический разветвитель, оптическая линия задержки и антенны. Радиочастотный модулирующий сигнал одновременно с током от источника смещения подается на вход лазера, оптический выход которого соединен с входом волоконно-оптической линии, выход которой соединен с симметричным оптическим разветвителем. Оптические выходы оптического разветвителя соединены с оптическими входами первого и второго фотодетекторов, включенных по дифференциальной схеме и работающих в фотовольтаическом режиме. На оптический вход второго фотодетектора сигнал поступает через оптическую линию задержки, обеспечивающую временную задержку сигнала на величину длительности импульса по основанию на выходе первого фотодетектора. Электрические выходы фотодетекторов являются двухтактными выходами широкополосного радиофотонного передающего тракта, работающего в классе АВ, нагрузкой которого являются антенны.

Недостатками известной радиофотонной линии передачи являются низкая выходная электрическая мощность фотодетекторов. Отсутствие возможности регулирования времени задержки между положительным и отрицательным плечами биполярного СВЧ импульса и оптические потери в линии задержки второго фотодетектора, что в свою очередь приводит к неидентичности каналов по коэффициенту передачи.

Известно устройство передачи широкополосных сигналов с большой базой по радиофотонному тракту РОФАР (см. патент RU2748039, МПК G02F 1/01, опубл. 19.05.2021), содержащий две части, включающие непосредственно модулированный мощный гетеролазер с источником смещения, волоконно-оптическую линию между двумя частями, фотодетекторы и антенны. Устройство также содержит тройник, устройства выделения положительной и отрицательной по полярности частей лазерно частотно модулированного сигнала (ЛЧМ)-сигнала с одновременным инвертированием одной из частей и второй непосредственно модулированный мощный гетеролазер, подключенный оптическим волокном к волоконно-оптической линии связи (ВОЛС). ЛЧМ-сигнал с выхода источника подается на тройник, с первого выхода которого поступает на вход устройства выделения положительной полярности сигнала, с выхода которого поступает на вход первого непосредственно модулированного мощного гетеролазера, а со второго выхода тройника сигнал поступает на вход устройства выделения отрицательной полярности сигнала с одновременным инвертированием его. С выхода устройства выделения сигнал поступает на вход второго непосредственно модулированного мощного гетеролазера. Оптические сигналы с выходов первого и второго гетеролазеров подают на первый и второй входы ВОЛС, выходы которых соединены с оптическими входами первого и второго фотодетекторов, включенных по дифференциальной схеме и работающих в фотовольтаическом режиме. Электрические выходы фотодетекторов являются двухтактными выходами широкополосного радиофотонного передающего тракта, работающего в классе АВ, нагрузкой которых являются антенны, которые размещены над высокоимпедансным основанием.

Недостатками известного устройства передачи широкополосных сигналов являются низкая выходная электрическая мощность фотодетекторов, отсутствие регулирования времени задержки между положительным и отрицательным СВЧ импульсами и потери на оптической линии задержки второго фотодетектора.

Известна радиофотонная линия передачи класса АВ (см. заявка US 20070019896, МПК G02F 1/01, опубл. 25.01.2007) с низкой остаточной несущей частоты при передаче информации между источником и приемником электрического сигнала. Радиофотонная линия передачи включает передатчик, который содержит первый и второй нелинейные пороговые электрооптические преобразователи электрической информации в оптические сигналы, которые смещены для обеспечения большого искажения четного порядка, приемник оптического сигнала и, по меньшей мере, одну оптическую линию передачи комплементарных модулированных сигналов между передатчиком и оптическим приемником сигналов. При этом приемник оптических сигналов преобразует дополнительные модулированные сигналы в информацию для приема приемником электрических сигналов.

Недостатками известной радиофотонной линии передачи являются низкая выходная электрическая мощность фотодетекторов, сложность организации и, как следствие, надежности передачи информационного сигнала.

Известен радиофотонный оптоволоконный модуль (см. патент RU 2722085, МПК H01L 31/10, опубл. 26.05.2020), совпадающий с настоящим решением по наибольшему числу существенных признаков и принятый за прототип. Радиофотонный оптоволоконный модуль-прототип включает лазерный источник оптического сигнала СВЧ импульсов, две сборки фотодетекторов с последовательно соединенными СВЧ фотодетекторами и три оптических разветвителя. Вторичные оптоволокна первого оптического разветвителя оптически стыкованы с последовательно соединенными СВЧ фотодетекторами первой сборки фотодетекторов, вторичные оптоволокна второго оптического разветвителя оптически состыкованы с последовательно с коммутированными СВЧ фотодетекторами второй сборки фотодетекторов. Обе сборки фотодетекторов образуют параллельное встречное соединение, а место соединения сборок фотодетекторов через СВЧ тракт подключено к антенне. Первичное оптическое волокно третьего разветвителя (1×2) оптически стыковано с лазерным источником оптического сигнала СВЧ импульсов. Вторичные два оптических волокна третьего разветвителя оптически стыкованы с первичными оптическим волокнами первого и второго разветвителей. Разница произведений длин L₁ и L₂ вторичных оптических волокон третьего разветвителя, выраженных в сантиметрах, умноженных на показатели преломления n₁ и n₂ материалов сердечников соответствующих оптических волокон, определяется уравнением L₁n₁-L₂n₂=30T, а суммарное количество N фотодетекторов в сборках фотодетекторов и соответствующее суммарное количество N вторичных оптических волокон в первом и втором оптических разветвителях равно причем количество F фотодетекторов в каждой сборке и соответствующее количество F вторичных оптических волокон в первом и втором оптических разветвителях равно F=N/2, где:

Т - заданный временной интервал между положительным и отрицательным максимумами амплитуд биполярного импульса, выраженный в нс и установленный в диапазоне t/2<T<2t,

t - длительность лазерного импульса на уровне 1/20 амплитуды импульса, нс;

R - волновое сопротивление СВЧ тракта на входе антенны, Ом;

Р_л - пиковая мощность лазерного излучения в первичном оптоволокне третьего разветвителя, Вт;

S - фоточувствительность СВЧ фотодетекторов, А/Вт;

U_р - пиковое рабочее напряжение каждого СВЧ фотодетектора, В.

Недостатками известного радиофотонного оптоволоконного модуля-прототипа являются необходимость использования трех оптических разветвителей, что ведет к определенной потере оптической мощности. Каждая из встречно включенных сборок состоит из группы последовательно соединенных однопереходных GaAs/AlGaAs p-i-n фотодетекторов, что приводит к усложнению изготовления такого устройства, увеличению габаритов сборки, росту индуктивности сборки, снижению ее быстродействия и выходной электрической мощности биполярного импульса и соответственно к низкой мощности выходного электромагнитного излучения.

Задачей настоящего технического решения является разработка радиофотонного оптоволоконного модуля, который бы имел увеличенную мощность выходного электрического импульса, хорошее согласование с емкостной нагрузкой (антенной), уменьшенные габариты и тепловые потери.

Поставленная задача решается тем, что радиофотонный оптоволоконный модуль включает лазерный источник импульсного оптического сигнала СВЧ диапазона, две сборки фотодетекторов с последовательно соединенными СВЧ фотодетекторами, работающими в фотовольтаическом режиме и два оптических разветвителя (1×2), вторичные оптические волокна первого оптического разветвителя (1×2) оптически стыкованы с последовательно соединенными СВЧ фотодетекторами первой сборки фотодетекторов, вторичные оптические волокна второго оптического разветвителя (1×2) оптически стыкованы с последовательно соединенными СВЧ фотодетекторами второй сборки фотодетекторов. Обе сборки фотодетекторов образуют параллельное встречное соединение, а место соединений сборок фотодетекторов подключены через СВЧ тракт к антенне. Суммарное количество фотодетекторов в сборках фотодетекторов и соответствующее суммарное количество N вторичных оптических волокон в первом и втором оптических разветвителях (1x2) равно где

R - волновое сопротивление СВЧ тракта антенны, (Ом);

P_л - пиковая мощность лазерного излучения в первичном оптическом волокне оптического разветвителя, (Вт);

S - фоточувствительность СВЧ фотодетекторов на длине волны лазерного излучения, (А/Вт),

U_р - пиковое рабочее напряжение каждого СВЧ фотодетектора, (В).

Количество фотодетекторов - F в каждой сборке и соответственно количество оптических волокон - F в первом и втором оптических разветвителях (1×2) равно

F=N/2.

Новым является то, что радиофотонный оптоволоконный модуль содержит второй лазерный источник оптического сигнала СВЧ импульсов, оптически соединенный с первичным оптическим волокном второго оптического разветвителя (1×2), вторичные оптические волокна первого и второго оптических разветвителей (1×2) оптически стыкованы со сборками фотодетекторов через стыковочные модули, сборки фотодетекторов выполнены из многопереходных СВЧ фотодетекторов в виде монолитной гетероструктуры, включающей в себя n_i-планарных полупроводниковых p-i-n субэлементов, имеющие одинаковую ширину Е_g запрещенной зоны, но различные толщины и уровни легирования, соединенные друг с другом встречно включенными туннельными диодами.

Использование двух источников оптического сигнала СВЧ импульсов позволяет увеличить величину оптической мощности вводимой в каждую сборку фотодетекторов и, соответственно, величину выходной электрической мощности фотодетекторных сборок, а также позволяет регулировать время задержки между положительным и отрицательным СВЧ импульсами и изменять общую длительность биполярного импульса.

Выполнение фотодетекторов в виде монолитной структуры позволяет упростить изготовление радиофотонного оптоэлектронного модуля, уменьшить габариты и потери на паразитных емкости и индуктивности, связанных с коммутацией фотодетекторов, повысить быстродействие и согласование с нагрузкой, увеличить выходную электрическую мощность биполярного импульса и мощность электромагнитного излучения антенны.

Стыковочный модуль обеспечивает прецизионное взаиморасположение оптических волокон с заданным периодом.

Настоящее техническое решение поясняется чертежом, где:

на фиг. 1 представлена схема радиофотонного оптоволоконного модуля;

на фиг. 2 приведена схема фотодетекторной сбоки;

на фиг. 3 схематически изображено поперечное сечение радиофотонного оптоволоконного модуля на основе фотодетекторных сборок, состоящих из двух монолитных многопереходных СВЧ фотодетекторов каждая (F=2);

на фиг. 4 приведено схематическое изображение монолитного трехпереходного p-i-n AlGaAs/GaAs СВЧ фотодетектора;

на фиг. 5 показаны формы лазерных импульсов (кривая 31 - в настоящем радиофотонном оптоволоконном модуле; кривая 32 - в модуле - прототипе);

на фиг. 6 приведены выходные биполярные электрические импульсы (кривая 33 для настоящего радиофотонного оптоволоконного модуля, состоящего из двух сборок, в каждой пять монолитных трех переходных p-i-n AlGaAs/GaAs фотодетекторов при задержке оптического импульса 700 пс; кривая 34 для модуля-прототипа, состоящего из двух сборок из шестнадцати однопереходных p-i-n AlGaAs/GaAs фотодетекторов при задержке оптического импульса 900 пс.

Радиофотонный оптоволоконный модуль (фиг. 1 - фиг. 4) включает две сборки 1 и 2 последовательно коммутированных монолитных многопереходных СВЧ фотодетекторов 3 и два оптических (1×2) разветвителя 4, 5, вторичные оптические волокна 6 и 7 первого оптического разветвителя 4 оптически стыкованы с последовательно коммутированными монолитными многопереходными СВЧ фотодетекторами 3 первой сборки 1 фотодетекторов 3, вторичные оптические волокна 8 и 9 второго оптического разветвителя 5 оптически стыкованы с последовательно коммутированными монолитными многопереходными СВЧ фотодетекторами 3 второй сборки 2. Обе сборки 1 и 2 фотодетекторов 3 образуют параллельное встречное соединение, а точки соединения 10 и 11 сборок 1 и 2 фотодетекторов подключены через СВЧ тракт 12 к антенне 13. Первичное оптическое волокно 14 первого оптического (1×2) разветвителя 4 оптически стыковано с первым лазерным источником 15 оптического сигнала СВЧ импульсов, а первичное оптическое волокно 16 второго оптического (1×2) разветвителя 5 оптически стыковано со вторым лазерным источником оптического сигнала СВЧ импульсов 17, суммарное количество N фотодетекторов 3 в сборках 1 и 2 фотодетекторов 3 и соответствующее суммарное количество вторичных оптических волокон 6-9 в первом и втором оптических разветвителях 4, 5 равно причем количество фотодетекторов 3 в каждой сборке 1 и 2 и соответствующее количество F вторичных оптических волокон в первом и втором оптических разветвителях 4, 5 равно F=N/2. Монолитная структура многопереходных СВЧ фотодетекторов 3 может содержать (фиг. 3) два или n_i - последовательно соединенных p-i-n субэлементов 18, причем соседние p-i-n субэлементы 18, имеющие одинаковую ширину запрещенной зоны Е_g, но различные толщины и уровни легирования, соединены друг с другом посредством встречно включенных туннельных диодов 21, 22. Фотодетекторы 3 тыльным контактом 23 со стороны подложки 24 смонтированы на электроизолирующем теплоотводящем основании 25 так, что расстояние между соседними фотодетекторами 3 установлено в диапазоне не более 150 мкм, и для эффективного преобразования импульсов наносекундной и субнаносекундной длительности общая длина - d всей сборки 1, 2 должна удовлетворять условию:

где, τ_min - минимальная длительность оптических импульсов, с;

с - скорость света, м/с;

n_m - эффективный показатель преломления электромагнитной волны в теплоотводящем основании.

Оптические волокна 6-9 равны по длине с точностью, удовлетворяющей соотношению,

где, ΔL - максимальная разность длин оптических волокон, м;

τ_min - минимальная длительность преобразуемых лазерных импульсов, с;

с - скорость света, м/с.

n - эффективный показатель преломления используемого лазерного излучения в оптических волокнах 6-9 оптических разветвителей 4, 5.

Малые расстояния между фотодетекторами обеспечивают минимальную паразитную индуктивность соединений и широкополосность преобразователя, фотодетекторы каждой сборки соединены между собой последовательно с использованием контактной шины 26, через точки соединения к аноду 27 и катоду 28 соседних СВЧ фотодетекторов 3. Обеспечение точного ввода лазерного излучения 15 и 17 в фотоактивную поверхность 29 фотодетекторов 3 из вторичных оптических волокон 6-9 первого и второго оптических разветвителей 4, 5 осуществляется с использованием стыковочных модулей 30. Стыковочный модуль 30 представляет собой подложку с канавками на строго заданном расстоянии между центрами, совпадающим с расстоянием между центрами фотоактивной поверхности 29 фотодетекторов 3 в сборках 1 и 2. Подложка может быть изготовлена из NbLiO₃, стекла или другого материала, разделительные канавки формируют травлением через литографическую маску либо прецизионной резкой алмазным диском.

Для работы устройства необходимо обеспечение временной задержки Т между положительным и отрицательным импульсами, удовлетворяющей соотношению:

т_0,1/2<T<2т_0,1,

где т_0,1 - длительность положительного и отрицательного импульса на высоте 0,1 от максимальной амплитуды, нс.

Экспериментально было установлено, что при значении Т<т_0,1/2 снижается амплитуда биполярного импульса, а при T>2т_0,1 увеличивается длительность импульса без изменения амплитуды биполярного импульса, что приводит к уменьшению КПД устройства.

Радиофотонный оптоволоконный модуль работает следующим образом. В первичное оптическое волокно 14 первого оптического разветвителя 4 из первого лазерного источника 15 подают импульс лазерного излучения с заданными оптической мощностью и длительностью на полувысоте амплитуды. Этот импульс проходит через первый оптический разветвитель 4 и из вторичных оптических волокон 6 и 7 поступает в фотоактивную поверхность 29 фотодетекторов 3 первой сборки 1. СВЧ фотодетекторы 3 первой сборки 1 преобразуют пришедший из вторичных оптических волокон 6 и 7 оптический импульс в электрический импульс с положительной полярностью согласно электрическому включению на нагрузку 12. Далее в первичное оптическое волокно 16 второго оптического разветвителя 5 подается из второго лазерного источника 17 импульс с заданной временной задержкой Т относительно запуска импульса первого лазера 15 с идентичными параметрами оптической мощности, длительности на полувысоте амплитуды. Этот импульс проходит через второй оптический разветвитель 5 и попадает из вторичных оптических волокон 8 и 9 в фотоактивную поверхность 29 фотодетекторов 3 второй сборки 2. СВЧ фотодетекторы 3 второй сборки 2 преобразуют оптический импульс в электрический импульс с отрицательной полярностью согласно электрическому включению на нагрузку 12. Поскольку СВЧ тракт 12 является общей нагрузкой для сборки 1 фотодетекторов 3 и сборки 2 фотодетекторов 3, то при сложении двух разно полярных импульсов с заданной временной задержкой Т между ними на нагрузке 12 формируется биполярный импульс с величиной амплитуды пропорциональной суммарному количеству фотодетекторов в обеих сборках.

Пример 1. Был изготовлен макет радиофотонного оптоволоконного модуля, в состав которого входили две сборки фотодетекторов, состоявшие из двух монолитных СВЧ фотодетекторов, два оптических разветвителей, два лазерных источника и стыковочный модуль на основе NbLiO₃. Первая и вторая сборки СВЧ фотодетекторов были включены встречно-параллельно. Нагрузкой являлся СВЧ тракт с волновым сопротивлением 50 Ом соединенный с антенной. Монолитная структура многопереходных СВЧ фотодетекторов содержала три последовательно соединенных p-i-n субэлемента на основе AlGaAs/GaAs гетероструктуры, причем соседние p-i-n субэлементы были соединены друг с другом посредством туннельных диодов. В первичное оптическое волокно первого оптического разветвителя из первого лазера подавался импульс лазерного излучения с заданными оптической мощностью 3 Вт и длительностью на полувысоте амплитуды 0,5 не. В первичное оптическое волокно второго оптического разветвителя из второго лазера подавали импульс с заданной временной задержкой 0,7 нс относительно запуска импульса первого лазера с идентичными параметрами оптической мощности 3 Вт, длительности на полувысоте амплитуды 0,5 нс. Нагрузкой являлся СВЧ тракт с волновым сопротивлением 50 Ом, который был соединен с антенной. В результате реализации такой схемы на выходе был получен электрический биполярный импульс с размахом U=10,8 В при пиковом рабочем токе I_p=0,216 А.

Пример 2. Был изготовлен макет радиофотонного оптоволоконного модуля, в состав которого входили две сборки фотодетекторов, состоявшие из пяти монолитных трехпереходных СВЧ фотодетекторов, два оптических разветвителя, два лазерных источника и стыковочный модуль на основе стекла. Монолитная структура многопереходных СВЧ фотодетекторов содержала три последовательно соединенных p-i-n субэлемента на основе AlGaAs/GaAs гетероструктуры, причем соседние p-i-n субэлементы были соединены друг с другом посредством туннельных диодов. В первичное оптическое волокно первого оптического разветвителя из первого лазера подавался импульс лазерного излучения с заданными оптической мощностью 20 Вт и длительностью на полувысоте амплитуды 0,5 нс. В первичное оптическое волокно второго оптического разветвителя из второго лазера подавали импульс с заданной временной задержкой 0,7 нс относительно запуска импульса первого лазера с идентичными параметрами оптической мощности 20 Вт, длительности на полувысоте амплитуды 0,5 нс (см. фиг. 5, кривая 31). Нагрузкой являлся СВЧ тракт с волновым сопротивлением 50 Ом, который был соединен с антенной. В результате реализации такой схемы на выходе был получен электрический биполярный импульс с размахом U=27 В при пиковом рабочем токе I_p=0,54 А (см. фиг. 6, кривая 33). Как видно из фиг. 6 сборка из 5 монолитных трехпереходных ФД (кривая 33) обеспечивает на 7% больший размах амплитуды по сравнению со сборкой из 16 однопереходных ФД в прототипе, не смотря на меньшее количество последовательно соединенных фотоактивных p-i-n диодов.

Пример 3. Был изготовлен макет радиофотонного оптоволоконного модуля, в состав которого входили две сборки фотодетекторов, состоящие из восьми монолитных СВЧ фотодетекторов, два оптических разветвителя, два лазерных источника и стыковочный модуль на основе стекла. Монолитная структура многопереходных СВЧ фотодетекторов содержала три последовательно соединенных p-i-n субэлемента на основе AlGaAs/GaAs гетероструктуры, причем соседние p-i-n субэлементы были соединены друг с другом посредством туннельных диодов. В первичное волокно первого оптического разветвителя из первого лазера подавали импульс лазерного излучения с заданными оптической мощностью 50 Вт и длительностью на полувысоте амплитуды 0,5 нс. В первичное оптическое волокно второго оптического разветвителя из второго лазера подавали импульс с заданной временной задержкой 0,7 нс относительно запуска импульса первого лазера с идентичными параметрами оптической мощности 50 Вт, длительности на полувысоте амплитуды 0,5 нс. Нагрузкой являлся СВЧ тракт с волновым сопротивлением 50 Ом, которая была соединена с антенной. В результате реализации такой схемы на выходе был получен электрический биполярный импульс с размахом U=43 В при пиковом рабочем токе I_p=0,86 А.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах радиофотонной связи. Технический результат состоит в повышении мощности выходного электрического сигнала. Для этого радиофотонный оптоволоконный модуль включает два лазерных источника (15), (17) оптического сигнала СВЧ импульсов, две сборки фотодетекторов (1) и (2), последовательно коммутированных монолитных многопереходных СВЧ фотодетекторов (3) и два оптических разветвителя (4), (5). Обе сборки (1) и (2) фотодетекторов (3) образуют параллельное встречное соединение, а точки соединения (10) и (11) сборок (1) и (2) фотодетекторов (3) подключены через СВЧ тракт (12) к антенне (13). Вторичные оптические волокна (6-9) первого и второго оптических разветвителей (4), (5) оптически состыкованы со сборками (1) и (2) через стыковочные модули (30). Сборки (1) и (2) фотодетекторов (3) выполнены по меньшей мере из двух многопереходных СВЧ фотодетекторов, в виде монолитной структуры, включающей в себя пленарные полупроводниковые p-i-n субэлементы (18), имеющие одинаковую ширину Е_g запрещенной зоны, но различные толщины и уровни легирования, соединенные друг с другом встречно включенными пленарными туннельными диодами (21). 6 ил.

Радиофотонный оптоволоконный модуль, включающий лазерный источник оптического сигнала СВЧ импульсов, две сборки фотодетекторов с последовательно соединенными СВЧ фотодетекторами и два оптических разветвителя (1×2), вторичные оптоволокна первого оптического разветвителя (1×2) оптически стыкованы с последовательно соединенными СВЧ фотодетекторами первой сборки фотодетекторов, вторичные оптоволокна второго оптического разветвителя (1×2) оптически стыкованы с последовательно соединенными СВЧ фотодетекторами второй сборки фотодетекторов, обе сборки фотодетекторов образуют параллельное встречное соединение, а места соединений сборок фотодетекторов подключены через СВЧ тракт к антенне, суммарное количество N фотодетекторов в сборках фотодетекторов и соответствующее суммарное количество N вторичных оптических волокон в первом и втором оптических разветвителях (1×2) равно причем количество фотодетекторов (F) в каждой сборке и соответствующее количество вторичных оптических волокон (F) в первом и втором оптических разветвителях (1×2) равно F=N/2, где

R - волновое сопротивление СВЧ тракта антенны,

Р_л - пиковая мощность лазерного излучения в первичном оптическом волокне оптического разветвителя, Вт;

S - фоточувствительность СВЧ фотодетекторов, А/Вт,

U_р - пиковое рабочее напряжение каждого СВЧ фотодетектора, В,

отличающийся тем, что содержит второй лазерный источник оптического сигнала СВЧ импульсов, оптически соединенный с первичным оптоволокном второго оптического разветвителя (1×2), вторичные оптические волокна первого и второго оптических разветвителей (1×2) оптически стыкованы со сборками фотодетекторов через стыковочные модули, сборки фотодетекторов выполнены по меньшей мере из двух многопереходных СВЧ фотодетекторов в виде монолитной структуры, включающей в себя пленарные полупроводниковые p-i-n субэлементы, имеющие одинаковую ширину Е_g запрещенной зоны, но различные толщины и уровни легирования, соединенные друг с другом встречно включенными туннельными диодами.