ご閲覧ありがとうございます。初投稿になります故、非常にお見苦しいかもしれませんがご了承ください。
この質問は専門的内容を含んでおりますのでご注意ください。
私は現在研究の一環として周波数逓倍器の基礎検討を行っております。
現在は添付した画像のような回路を設計しています。電気信号の周波数を逓倍化し、特定の逓倍周波数のみを抽出するといった流れを考えています。(周波数fの信号を回路に通すとn倍化された周波数fを出力する)
大まかな装置での流れとして
(1)LNマッハツェンダー干渉計を用いて、入力した光信号に電気信号とDCバイアス分位相変調をかける。
E(t)=Ee^jωt→E(t)=E/2{e^jωt+e^j(ωt+Vcos(ωet)+θ)}
(2)出力が小さい場合、エルビウムドープファイバを用いて電力強度の増幅を行い、位相変調された光信号をPDの二乗特性によって電気信号として取り出す
P(t)=|E(t)|^2=E^2/2 [1+cos{Vcos(ωet)+θ}]
(3)この式をベッセル関数で展開したのち、DCバイアスθの値によって偶数次or奇数次の高調波のみが出力されます。また、出力からはn次高調波には周波数がn倍された信号が出てきます。
(例:θ=0ならP(t)=E^2/2 [1+J_0(V)-2J_2(V)cos(2ωet)+2J_4(V)cos(4ωet)など)
(4)最後にバンドパスフィルタで求めたい高調波以外を除去するとn倍かされた周波数をもつ信号のみを抽出できる
(例:4倍の周波数をもつ信号が欲しい場合、BPFの遮断周波数を3次高調波以下、5次高調波以上を低減させ、4次高調波のみを残す)
という大まかなイメージつかんでいただけたら幸いです。(波長分散や挿入損失などについては現在無視して考えています)
ここから質問になるのですが(3)の時に教授から
「θをπ/2ずつずらした値を記述して、そこから何がわかるか考えて説明できるように」と言われました
ベッセル関数で展開した際にθ=0とθ=πは偶数倍の高調波、θ=π/2とθ=3π/2は奇数倍の高調波を出力し、それぞれの直流成分以外(高調波成分)の符号が反転するということまではわかりました。
交流成分として振動している、また減衰していき最終的には直流成分の値に近づくということで理解しているつもりです。
しかしながら、最終的な電力強度としてみる場合、全ての高調波が正の値をとるため0でもπでも高調波成分は同じ値を取ります。
最終的な部分が同じならば、θ=0のデータだけで良いのではないか?同様に奇数倍の周波数が欲しい場合はθ=π/2のデータだけで良いのではないか?とも思います。
そこの点が腑に落ちずモヤモヤとしており、なぜπ/2ずつずらす必要があったのか?どのような意味合いを持つのか?説明ができない状況です。
どなたかご教授いただければと思います。
また、そもそも理論的・構成が間違っている、調べておけばよい分野、詳しい計算・説明についてなどご指摘やご意見も頂ければ幸いです。
何卒よろしくお願い致します。
No.1
- 回答日時:
P(t)=E^2/2 [1+cos{Vcos(ωet)+π/2}]
=E^2/2 [1+sin{Vcos(ωet)}]
こうなると奇数次ベッセル関数の展開になります。
http://www11.atwiki.jp/denpaarray/pages/40.html
実験でθを制御できるかはよく読んでないのでわかりませんが。
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