Rainbow heterodyne detection
सिंथेटिक ऐरे हेटेरोडाइन डिटेक्शन का उद्देश्य एक बड़े क्षेत्र डिटेक्टर सतह के क्षेत्रों को आभासी पिक्सेल में अलग करना है। यह भौतिक पिक्सेल के बिना कई पिक्सेल (उदाहरण के लिए, एक छवि बनाने के लिए) होने के लाभ प्रदान करता है। पृथक डिटेक्टर तत्व)। डिटेक्टर एक सरल एकल तार आउटपुट हो सकता है जिस पर सभी आभासी पिक्सेल को लगातार और समानांतर रूप से पढ़ा जा सकता है। पिक्सेल आवृत्ति क्षेत्र में बहुगुणित होते हैं। विशेष रुचि के लिए, यह ऑप्टिकल हेटेरोडाइन डिटेक्शन में आने वाली दो सामान्य और परेशान करने वाली समस्याओं को हल करता है। सबसे पहले, हेटेरोडाइन संकेत संकेत स्रोत और एक संदर्भ स्रोत (जिसे स्थानीय ऑसिलेटर कहा जाता है) के बीच बीट आवृत्तियाँ हैं। वे डी. सी. प्रकाश स्तर नहीं हैं बल्कि दोलन संकेत हैं और इस प्रकार पारंपरिक डिटेक्टरों के विपरीत संकेत से प्रकाश प्रवाह को संधारित्र पर एकीकृत नहीं किया जा सकता है। इसलिए, पिक्सेल की एक सरणी के लिए, प्रत्येक पिक्सेल को एसी एम्पलीफायर और डिटेक्शन सर्किट द्वारा समर्थित होना चाहिए जो जटिल है। सिंथेटिक सरणी का पता लगाने के साथ, सभी संकेतों को एक ही सर्किट द्वारा प्रवर्धित और पता लगाया जा सकता है। दूसरी समस्या सिंथेटिक सरणी का पता लगाने से पिक्सेल इमेजिंग में नहीं, बल्कि जब संकेत डिटेक्टर की सतह पर स्थानिक रूप से सुसंगत नहीं होता है, तो वृद्धि का समाधान होता है। इस मामले में, उत्पन्न होने वाली बीट आवृत्तियों को डिटेक्टर सतह पर अलग-अलग चरणबद्ध किया जाता है और ये विनाशकारी रूप से कम संकेत उत्पादन में हस्तक्षेप करते हैं। सिंथेटिक सरणी का पता लगाने में, डिटेक्टर के प्रत्येक क्षेत्र में इसकी बीट आवृत्ति के लिए एक अलग मौलिक होता है और इस प्रकार कोई स्थिर हस्तक्षेप नहीं होता है, भले ही सिग्नल का चरण डिटेक्टर की सतह पर भिन्न हो। अवधारणा का चित्रण चित्र 1 सिंथेटिक सरणी विधि के एक विशेष कार्यान्वयन प्रारूप को दर्शाता है। इस कार्यान्वयन को "इंद्रधनुष हेटेरोडाइन डिटेक्शन" कहा जाता है क्योंकि स्थानीय ऑसिलेटर की आवृत्तियाँ डिटेक्टर की सतह पर इंद्रधनुष की तरह फैली होती हैं। डिटेक्टर से आउटपुट एक बहु-आवृत्ति संकेत है। यदि यह आउटपुट संकेत वर्णक्रमीय रूप से हल किया जाता है तो प्रत्येक अलग-अलग विद्युत आवृत्ति डिटेक्टर पर एक अलग स्थान से मेल खाती है। कार्यान्वयन प्रमुख कठिनाइयाँ जबकि अवधारणा सरल है, एक प्रमुख कठिनाई है जिसे किसी भी कार्यान्वयन द्वारा दूर किया जाना चाहिएः स्प्रेड ऑप्टिकल आवृत्तियों का इंद्रधनुष कैसे उत्पन्न किया जाए जिनकी डिटेक्टर के संबंध में अंतर आवृत्तियों की बैंडविड्थ डिटेक्टर की विद्युत बैंडविड्थ से कम है। कहने का मतलब है, एक विशिष्ट डिटेक्टर में 100 मेगाहर्ट्ज़ के पैमाने पर एक बैंडविड्थ हो सकती है। यदि सबसे बड़ा अंतर आवृत्ति |ω6-ω6। है तो यह अंतर 100 मेगाहर्ट्ज से कम होना चाहिए। इसका मतलब है कि आसन्न अंतर आवृत्तियों के बीच की दूरी 100 मेगाहर्ट्ज से कम और औसतन 100 मेगाहर्ट्ज/पिक्सेल की संख्या से कम होनी चाहिए। यह देखने के लिए कि यह एक समस्या क्यों प्रस्तुत करता है, एक प्रिज्म के साथ सफेद प्रकाश को फैलाने पर विचार करें। किसी भी सीमित आकार के प्रिज्म के लिए आप एक मेगाहर्ट्ज से कम से भिन्न समाधान (गैर-अतिव्यापी बीमलेट) बनाने के लिए पर्याप्त फैलाव प्राप्त नहीं कर सकते हैं। इस प्रकार फैलाव विधियाँ एक ब्रॉडबैंड प्रकाश स्रोत को संकीर्ण अंतराल अंतर आवृत्तियों के साथ आवृत्ति स्थानांतरित बीमलेट बनाने के लिए फैल नहीं सकती हैं, इसे प्राप्त करने का एक संभावित तरीका प्रत्येक बीमलेट के लिए एक अलग लेजर स्रोत होना है; इन स्रोतों को सटीक रूप से आवृत्ति नियंत्रित होना चाहिए ताकि उनकी केंद्र आवृत्तियों को वांछित बदलावों द्वारा अलग किया जा सके। इसके साथ प्राथमिक समस्या व्यावहारिक हैः अधिकांश लेजर की बैंडविड्थ और आवृत्ति प्रवाह 1 मेगाहर्ट्ज से बहुत अधिक है। इसके लिए आवश्यक लेजर पर्याप्त रूप से संकीर्ण वर्णक्रमीय शुद्धता के होने चाहिए ताकि वे संकेत स्रोत के साथ सुसंगत रूप से हस्तक्षेप कर सकें। फिर भी, कई संकीर्ण बैंड परिशुद्धता आवृत्ति-ट्यून लेजर होना भी जटिल है। एकोस्टो-ऑप्टिक समाधान इसे प्राप्त करने का एक व्यावहारिक तरीका एकोस्टो ऑप्टिक डिफ्लेक्टर का उपयोग करना है। ये उपकरण ध्वनिक चालन आवृत्ति के अनुपात में आने वाली प्रकाश किरण को विक्षेपित करते हैं। उनके पास ध्वनिक आवृत्ति द्वारा आउटपुट ऑप्टिकल आवृत्ति को स्थानांतरित करने का दुष्प्रभाव भी होता है। इस प्रकार जब इनमें से एक को कई ध्वनिक आवृत्तियों के साथ संचालित किया जाता है तो विक्षेपित किरणों की एक श्रृंखला ऑप्टिकल आवृत्ति में एक छोटे और अलग बदलाव के साथ उत्सर्जित होती है। सुविधाजनक रूप से, यह तब भी काम करता है जब स्रोत लेजर में कम वर्णक्रमीय शुद्धता होती है क्योंकि बीमलेट का प्रत्येक उप-वर्णक्रमीय घटक स्रोत के साथ पारस्परिक रूप से चरण सुसंगत होता है और उसी आवृत्ति से स्थानांतरित होता है। विशेष रूप से यह दृष्टिकोण स्रोतों के रूप में सस्ते, उच्च शक्ति या स्पंदित लेजर के उपयोग की अनुमति देता है क्योंकि कोई आवृत्ति नियंत्रण की आवश्यकता नहीं है। चित्र 2 इस कार्यान्वयन का एक सरल 2 "पिक्सेल" संस्करण दिखाता है। एक लेजर बीम को एक ध्वनिक-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर के माध्यम से 25 मेगाहर्ट्ज और 29 मेगाहर्ट्ज ध्वनिक आवृत्ति द्वारा विक्षेपित किया जाता है। दो किरणें निकलती हैं और दोनों को मूल लेजर किरण के साथ डिटेक्टर पर जोड़ा जाता है। 25 मेगाहर्ट्ज बीमलेट डिटेक्टर के बाएं आधे हिस्से को रोशन करता है जबकि 29 मेगाहर्ट्ज बीमलेट डिटेक्टर के दाहिने आधे हिस्से को रोशन करता है। डिटेक्टर पर सिग्नल बीम के खिलाफ बीट आवृत्तियाँ 25 और 29 मेगाहर्ट्ज आउटपुट आवृत्तियाँ उत्पन्न करती हैं। इस प्रकार हम अंतर कर सकते हैं कि कौन से फोटॉन डिटेक्टर के बाएं या दाएं आधे हिस्से से टकराते हैं। यह विधि बड़ी संख्या में पिक्सेल तक जाती है क्योंकि ए. ओ. डी. के हजारों हल करने योग्य धब्बे (प्रत्येक एक अलग आवृत्ति के साथ) व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हैं। 2डी सरणी का उत्पादन समकोण पर व्यवस्थित दूसरे एओडी के साथ या होलोग्राफिक विधियों द्वारा किया जा सकता है। मल्टीप्लेक्स विधि आवृत्ति द्वारा डिटेक्टर पर सभी स्थानिक स्थितियों को मल्टीप्लेक्स करती है। यदि आवृत्तियाँ समान रूप से दूरी पर हैं तो एक सरल फूरियर परिवर्तन सुसंगत छवि को पुनर्प्राप्त करता है। हालांकि, कोई कारण नहीं है कि आवृत्तियों को समान रूप से अंतराल दिया जाना चाहिए ताकि कोई भी पिक्सेल की संख्या, आकार और आकार को गतिशील रूप से समायोजित कर सके। एल. ओ. बीमलेट को कमोबेश मजबूत बनाकर स्वतंत्र रूप से प्रत्येक पिक्सेल पर हेटेरोडाइन लाभ को व्यक्तिगत रूप से बदला जा सकता है। इस प्रकार कोई भी उज्ज्वल पिक्सेल पर लाभ को कम करके, इसे मंद पिक्सेल पर बढ़ाकर और संभवतः मंद क्षेत्रों के लिए बड़े पिक्सेल का उपयोग करके रिसीवर की गतिशील सीमा का विस्तार कर सकता है। पारंपरिक पिक्सेल सरणी से तुलना मल्टीप्लेक्स तकनीक दो सीमाओं को भी पेश करती है। इमेजिंग के मामले में, संकेतों को निकटवर्ती पिक्सेल के बीच अंतर आवृत्ति द्वारा निहित न्यक्विस्ट समय स्थिरांक की तुलना में तेजी से नहीं बदलना चाहिए। यदि ऐसा करता है तो पिक्सेल धुंधला या उपनाम हो जाता है। (गैर-इमेजिंग अनुप्रयोगों के लिए-जैसे कि जब कोई केवल अधिक प्रकाश एकत्र करने की कोशिश कर रहा है लेकिन स्थानिक असंगतता से सीमित है-कि उपनाम महत्वपूर्ण नहीं है क्योंकि यह पिक्सेल के असंगत योग को नहीं बदलता है। इसके अतिरिक्त, जब कोई शॉट शोर सीमा के पास काम कर रहा होता है तो मल्टीप्लेक्स दृष्टिकोण शोर तल को बढ़ा सकता है क्योंकि सभी पिक्सेल पूरे सरणी से शॉट शोर देखते हैं (क्योंकि वे सभी एक ही तार से जुड़े होते हैं)। (फिर से गैर-इमेजिंग अनुप्रयोगों के लिए यह महत्वपूर्ण नहीं हो सकता है)। संदर्भ ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स फोटोनिक्स