Rainbow heterodyne detection
સિન્થેટિક એરે હેટેરોડાઇન ડિટેક્શનનો ઉદ્દેશ વિશાળ વિસ્તાર ડિટેક્ટર સપાટીના પ્રદેશોને વર્ચ્યુઅલ પિક્સેલ્સમાં અલગ કરવાનો છે. આ ભૌતિક પિક્સેલ્સ (એટલે કે, છબી બનાવવા માટે) વિના બહુવિધ પિક્સેલ્સ (ઉદાહરણ તરીકે, છબી બનાવવા માટે) હોવાના લાભો પૂરા પાડે છે. અલગ ડિટેક્ટર તત્વો). ડિટેક્ટર એક સરળ સિંગલ વાયર આઉટપુટ હોઈ શકે છે જેના પર તમામ વર્ચ્યુઅલ પિક્સેલ્સને સતત અને સમાંતર વાંચી શકાય છે. પિક્સેલ્સ ફ્રિક્વન્સી ડોમેનમાં મલ્ટિપ્લેક્સ થયેલ છે. વિશેષ રસ ધરાવતું, આ ઓપ્ટિકલ હેટેરોડાઇન શોધમાં આવતી બે સામાન્ય અને ત્રાસદાયક સમસ્યાઓનું સમાધાન કરે છે. પ્રથમ, હેટેરોડાઇન સંકેતો એ સંકેત સ્રોત અને સંદર્ભ સ્રોત (સ્થાનિક ઓસિલેટર તરીકે ઓળખાય છે) વચ્ચેની બીટ આવર્તન છે. તેઓ ડીસી પ્રકાશ સ્તર નથી પરંતુ ઓસિલેટિંગ સંકેતો છે અને આમ પરંપરાગત ડિટેક્ટર્સથી વિપરીત સિગ્નલમાંથી પ્રકાશ પ્રવાહને કેપેસિટર પર એકીકૃત કરી શકાતો નથી. તેથી, પિક્સેલ્સની શ્રેણી મેળવવા માટે, દરેક પિક્સેલને એસી એમ્પ્લીફાયર અને ડિટેક્શન સર્કિટ દ્વારા ટેકો આપવો આવશ્યક છે જે જટિલ છે. સિન્થેટિક એરે ડિટેક્શન સાથે, બધા સંકેતોને એક જ સર્કિટ દ્વારા વિસ્તૃત અને શોધી શકાય છે. બીજી સમસ્યા સિન્થેટિક એરે ડિટેક્શન પિક્સેલ ઇમેજિંગમાં નહીં પરંતુ જ્યારે સિગ્નલ ડિટેક્ટરની સપાટી પર અવકાશી રીતે સુસંગત ન હોય ત્યારે એરિઝિસને હલ કરે છે. આ કિસ્સામાં, ઉદ્ભવતા બીટ ફ્રીક્વન્સીઝ ડિટેક્ટરની સપાટી પર અલગ રીતે તબક્કાવાર હોય છે અને આ વિનાશક રીતે નીચા સિગ્નલ આઉટપુટનું ઉત્પાદન કરવામાં દખલ કરે છે. સિન્થેટિક એરે ડિટેક્શનમાં, ડિટેક્ટરના દરેક પ્રદેશમાં તેની બીટ ફ્રિક્વન્સી માટે અલગ મૂળભૂત હોય છે અને આમ ડિટેક્ટરની સપાટી પર સિગ્નલનો તબક્કો બદલાય તો પણ ત્યાં કોઈ સ્થિર દખલગીરી હોતી નથી. ખ્યાલનું ચિત્ર આકૃતિ 1 કૃત્રિમ એરે પદ્ધતિનું ચોક્કસ અમલીકરણ સ્વરૂપ દર્શાવે છે. આ અમલીકરણને "રેઈન્બો હેટેરોડાઇન ડિટેક્શન" કહેવામાં આવે છે કારણ કે સ્થાનિક ઓસિલેટરની આવર્તન ડિટેક્ટરની સપાટી પર મેઘધનુષની જેમ ફેલાયેલી હોય છે. ડિટેક્ટરનું આઉટપુટ બહુ-આવર્તન સંકેત છે. જો આ આઉટપુટ સિગ્નલને સ્પેક્ટ્રલી રીતે ઉકેલવામાં આવે તો દરેક અલગ વિદ્યુત આવર્તન ડિટેક્ટર પર અલગ સ્થાનને અનુરૂપ હોય છે. અમલીકરણ મુખ્ય મુશ્કેલીઓ જ્યારે ખ્યાલ સરળ છે, ત્યાં એક મુખ્ય મુશ્કેલી છે જેને કોઈપણ અમલીકરણ દ્વારા દૂર કરવી આવશ્યક છેઃ સ્પ્રેડ ઓપ્ટિકલ ફ્રીક્વન્સીઝનું મેઘધનુષ્ય કેવી રીતે ઉત્પન્ન કરવું જેની ડિટેક્ટરના સંદર્ભમાં તફાવત ફ્રીક્વન્સીઝની બેન્ડવિડ્થ ડિટેક્ટરની વિદ્યુત બેન્ડવિડ્થ કરતા ઓછી હોય છે. એટલે કે, એક લાક્ષણિક ડિટેક્ટરમાં 100 મેગાહર્ટ્ઝના સ્કેલ પર બેન્ડવિડ્થ હોઈ શકે છે. જો સૌથી મોટો તફાવત આવર્તન |ω6-ω6 | હોય તો આ તફાવત 100 મેગાહર્ટ્ઝ કરતા ઓછો હોવો જરૂરી છે. આનો અર્થ એ છે કે નજીકના તફાવત આવર્તન વચ્ચેનું અંતર 100 મેગાહર્ટ્ઝ કરતાં ઓછું અને સરેરાશ 100 મેગાહર્ટ્ઝ/પિક્સેલ્સની સંખ્યા કરતાં ઓછું હોવું જોઈએ. આ શા માટે સમસ્યા રજૂ કરે છે તે જોવા માટે પ્રિઝમ સાથે સફેદ પ્રકાશને વિખેરવાનો વિચાર કરો. કોઈપણ મર્યાદિત કદના પ્રિઝમ માટે તમે ઉકેલાયેલા (બિન-ઓવરલેપિંગ બીમલેટ) બનાવવા માટે પૂરતા પ્રમાણમાં વિક્ષેપ મેળવી શકતા નથી જે મેગાહર્ટ્ઝ કરતા ઓછા તફાવત ધરાવે છે. આમ પ્રસરણ પદ્ધતિઓ બ્રોડબેન્ડ પ્રકાશ સ્રોતને વિખેરવા માટે ટૂંકા અંતરની તફાવત આવર્તન સાથે આવર્તન સ્થાનાંતરિત બીમલેટ બનાવી શકતી નથી, આ હાંસલ કરવાની એક સંભવિત રીત એ છે કે દરેક બીમલેટ માટે અલગ લેસર સ્રોત હોવો જોઈએ; આ સ્રોતો ચોક્કસપણે આવર્તન નિયંત્રિત હોવા જોઈએ જેથી તેમની કેન્દ્ર આવર્તન ઇચ્છિત પાળી દ્વારા અલગ થાય. આની સાથે પ્રાથમિક સમસ્યા વ્યવહારુ છેઃ મોટાભાગના લેસરોની બેન્ડવિડ્થ અને આવર્તન પ્રવાહ 1 એમએચટીઝ કરતા ઘણો વધારે છે. આ માટે જરૂરી લેસરો પૂરતી સાંકડી વર્ણપટ શુદ્ધતા ધરાવતા હોવા જોઈએ જેથી તેઓ સંકેત સ્રોત સાથે સુસંગત રીતે દખલ કરી શકે. તેમ છતાં, બહુવિધ સાંકડી બેન્ડ ચોકસાઇ આવર્તન-ટ્યુન કરેલા લેસરો પણ જટિલ છે. એકોસ્ટો-ઓપ્ટિક ઉકેલ આ હાંસલ કરવાની એક વ્યવહારુ રીત એ છે કે એકોસ્ટો ઓપ્ટિક ડિફ્લેક્ટરનો ઉપયોગ કરવો. આ ઉપકરણો એકોસ્ટિક ડ્રાઇવિંગ ફ્રિક્વન્સીના પ્રમાણમાં આવતા લાઇટ બીમને વિક્ષેપિત કરે છે. તેઓ આઉટપુટ ઓપ્ટિકલ ફ્રીક્વન્સીને એકોસ્ટિક ફ્રીક્વન્સી દ્વારા બદલવાની આડઅસર પણ ધરાવે છે. આમ જ્યારે આમાંની એક બહુવિધ એકોસ્ટિક ફ્રીક્વન્સીઝ સાથે ચલાવવામાં આવે છે ત્યારે વિક્ષેપિત બીમ શ્રેણી દરેક ઓપ્ટિકલ ફ્રીક્વન્સીમાં નાના અને અલગ પાળી સાથે ઉત્સર્જિત થાય છે. અનુકૂળ રીતે, જો સ્રોત લેસરમાં ઓછી વર્ણપટ શુદ્ધતા હોય તો પણ આ કામ કરે છે કારણ કે બીમલેટનો દરેક પેટા-વર્ણપટ ઘટક સ્રોત સાથે પરસ્પર સુસંગત હોય છે અને સમાન આવર્તન દ્વારા સ્થાનાંતરિત થાય છે. ખાસ કરીને આ અભિગમ સ્રોતો તરીકે સસ્તા, ઉચ્ચ શક્તિ અથવા સ્પંદિત લેસરોના ઉપયોગને મંજૂરી આપે છે કારણ કે કોઈ આવર્તન નિયંત્રણની જરૂર નથી. આકૃતિ 2 આ અમલીકરણનું સરળ 2 "પિક્સેલ" સંસ્કરણ દર્શાવે છે. લેસર બીમ 25 મેગાહર્ટ્ઝ અને 29 મેગાહર્ટ્ઝ એકોસ્ટિક ફ્રિક્વન્સી દ્વારા એકોસ્ટો-ઓપ્ટિક મોડ્યુલેટર દ્વારા વિક્ષેપિત થાય છે. બે બીમ બહાર આવે છે અને બંને મૂળ લેસર બીમ સાથે ડિટેક્ટર પર જોડાય છે. 25 મેગાહર્ટ્ઝ બીમલેટ ડિટેક્ટરના ડાબા ભાગને પ્રકાશિત કરે છે જ્યારે 29 મેગાહર્ટ્ઝ બીમલેટ ડિટેક્ટરના જમણા ભાગને પ્રકાશિત કરે છે. ડિટેક્ટર પર સિગ્નલ બીમ સામે બીટ ફ્રીક્વન્સીઝ 25 અને 29 મેગાહર્ટઝ આઉટપુટ ફ્રીક્વન્સીઝ ઉત્પન્ન કરે છે. આમ આપણે તફાવત કરી શકીએ છીએ કે કયા ફોટોન ડિટેક્ટરની ડાબી કે જમણી બાજુએ અથડાય છે. આ પદ્ધતિ મોટી સંખ્યામાં પિક્સેલ્સ સુધી સ્કેલ કરે છે કારણ કે હજારો ઉકેલવા યોગ્ય સ્થળો (દરેક અલગ આવર્તન સાથે) સાથે એઓડી વ્યાપારી રીતે ઉપલબ્ધ છે. 2D એરે જમણા ખૂણા પર ગોઠવાયેલા બીજા AOD સાથે અથવા હોલોગ્રાફિક પદ્ધતિઓ દ્વારા ઉત્પન્ન કરી શકાય છે. મલ્ટિપ્લેક્સ પદ્ધતિ આવર્તન દ્વારા ડિટેક્ટર પરની તમામ અવકાશી સ્થિતિને મલ્ટિપ્લેક્સ કરે છે. જો આવર્તન સમાન અંતરે હોય તો એક સરળ ફોરિયર ટ્રાન્સફોર્મ સુસંગત છબીને પુનઃપ્રાપ્ત કરે છે. જો કે, આવૃત્તિઓ સમાન અંતરે હોવી જોઈએ તેવું કોઈ કારણ નથી જેથી કોઈ વ્યક્તિ પિક્સેલ્સની સંખ્યા, કદ અને આકારને ગતિશીલ રીતે સમાયોજિત કરી શકે. એલ. ઓ. બીમલેટને વધુ કે ઓછું મજબૂત બનાવીને દરેક પિક્સેલ પર હેટરોડીન ગેઇનને સ્વતંત્ર રીતે બદલી શકાય છે. આમ કોઈ વ્યક્તિ તેજસ્વી પિક્સેલ્સ પર ગેઇન ઘટાડીને, તેને મંદ પિક્સેલ્સ પર વધારીને અને કદાચ મંદ પ્રદેશો માટે મોટા પિક્સેલ્સનો ઉપયોગ કરીને રીસીવરની ગતિશીલ શ્રેણીને વિસ્તૃત કરી શકે છે. પરંપરાગત પિક્સેલ એરે સાથે સરખામણી મલ્ટિપ્લેક્સ તકનીક બે મર્યાદાઓ પણ રજૂ કરે છે. ઇમેજિંગના કિસ્સામાં, સંકેતો નજીકના પિક્સેલ્સ વચ્ચેના તફાવત આવર્તન દ્વારા સૂચિત ન્યક્વિસ્ટ સમય અચળાંક કરતાં વધુ ઝડપથી બદલાતા ન હોવા જોઈએ. જો તે કરે તો પિક્સેલ્સ અસ્પષ્ટ અથવા ઉપનામ કરે છે. (બિન-ઇમેજિંગ કાર્યક્રમો માટે-જેમ કે જ્યારે કોઈ ફક્ત વધુ પ્રકાશ એકત્રિત કરવાનો પ્રયાસ કરી રહ્યું હોય પરંતુ અવકાશી અસંગતતા દ્વારા મર્યાદિત હોય-ત્યારે તે ઉપનામ મહત્વનું નથી કારણ કે તે પિક્સેલ્સના અસંગત સરવાળાને બદલતું નથી.) વધુમાં, જ્યારે કોઈ વ્યક્તિ શોટ અવાજની મર્યાદાની નજીક કામ કરે છે ત્યારે મલ્ટિપ્લેક્સ અભિગમ અવાજની સપાટીને વધારી શકે છે કારણ કે તમામ પિક્સેલ્સ સમગ્ર એરેમાંથી શોટ અવાજ જુએ છે (કારણ કે તે બધા એક જ વાયર દ્વારા જોડાયેલા હોય છે). (ફરીથી બિન-ઇમેજિંગ કાર્યક્રમો માટે આ મહત્વપૂર્ણ ન પણ હોઈ શકે). સંદર્ભો ઓપ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક્સ ફોટોનિક્સ