Time-stretch analog-to-digital converter
টাইম-স্ট্রেচ এনালগ-টু-ডিজিটাল কনভার্টার (টি. এস.-এ. ডি. সি), যা টাইম-স্ট্রেচ এনহ্যান্সড রেকর্ডার (টি. আই. এস. ই. আর) নামেও পরিচিত, একটি এনালগ-টু-ডিজিটাল কনভার্টার (এ. ডি. সি) সিস্টেম যা খুব উচ্চ ব্যান্ডউইথ সংকেতগুলিকে ডিজিটাইজ করার ক্ষমতা রাখে যা প্রচলিত বৈদ্যুতিন এ. ডি. সি দ্বারা ধরা যায় না। বিকল্পভাবে, এটি ফোটোনিক টাইম-স্ট্রেচ (পিটিএস) ডিজিটাইজার নামেও পরিচিত, কারণ এটি একটি অপটিক্যাল ফ্রন্টএন্ড ব্যবহার করে। এটি সময়-প্রসারিত প্রক্রিয়ার উপর নির্ভর করে, যা কার্যকরভাবে একটি স্ট্যান্ডার্ড ইলেকট্রনিক এডিসি দ্বারা ডিজিটাইজ করার আগে সময় এনালগ সংকেতকে ধীর করে দেয় (বা এর ব্যান্ডউইথকে সংকুচিত করে)। পটভূমি খুব দ্রুতগতির অ্যানালগ-টু-ডিজিটাল কনভার্টার (এ. ডি. সি)-এর বিপুল চাহিদা রয়েছে, কারণ এগুলি পরীক্ষাগার এবং উচ্চ গতির তথ্য যোগাযোগ ব্যবস্থায় পরীক্ষা ও পরিমাপের সরঞ্জামের জন্য প্রয়োজনীয়। বেশিরভাগ এডিসি সম্পূর্ণরূপে বৈদ্যুতিন সার্কিটের উপর ভিত্তি করে তৈরি, যার গতি সীমিত এবং অনেক ক্ষতি যোগ করে, যা ডিজিটাইজ করা যেতে পারে এমন সংকেতগুলির ব্যান্ডউইথ এবং অর্জনযোগ্য সংকেত-থেকে-শব্দের অনুপাতকে সীমাবদ্ধ করে। টিএস-এডিসিতে, এনালগ সিগন্যালের সময় প্রসারিত করার মাধ্যমে এই সীমাবদ্ধতা অতিক্রম করা হয়, যা কার্যকরভাবে ডিজিটাইজেশনের আগে সময়মতো সিগন্যালের গতি কমিয়ে দেয়। এটি করার মাধ্যমে, সংকেতের ব্যান্ডউইথ (এবং বাহক ফ্রিকোয়েন্সি) সংকুচিত হয়। বৈদ্যুতিন এডিসিগুলি যা মূল সংকেতকে ডিজিটালাইজ করতে খুব ধীর ছিল এখন এই ধীর গতির সংকেতটি ক্যাপচার এবং প্রক্রিয়া করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। অপারেশন নীতি টাইম-স্ট্রেচ প্রসেসর, যা সাধারণত একটি অপটিক্যাল ফ্রন্টএন্ড, সময়মতো সংকেত প্রসারিত করে। এটি একটি ফিল্টার ব্যবহার করে সংকেতকে একাধিক বিভাগে বিভক্ত করে, উদাহরণস্বরূপ, একটি তরঙ্গদৈর্ঘ্য-বিভাগ মাল্টিপ্লেক্সিং (ডাব্লুডিএম) ফিল্টার, এটি নিশ্চিত করার জন্য যে মূল অ্যানালগ সংকেত বিভাগগুলির প্রসারিত প্রতিরূপ প্রসারিত হওয়ার পরে সময়মতো একে অপরকে ওভারল্যাপ করে না। সময় প্রসারিত এবং ধীর গতির সংকেত বিভাগগুলি ধীর বৈদ্যুতিন এডিসি দ্বারা ডিজিটাল নমুনায় রূপান্তরিত হয়। পরিশেষে, এই নমুনাগুলি একটি ডিজিটাল সিগন্যাল প্রসেসর (ডিএসপি) দ্বারা সংগ্রহ করা হয় এবং এমনভাবে পুনর্বিন্যাস করা হয় যাতে আউটপুট ডেটা মূল এনালগ সিগন্যালের ডিজিটাল উপস্থাপনা হয়। টাইম-স্ট্রেচ প্রিপ্রোসেসর দ্বারা সিগন্যালে যোগ করা যে কোনও বিকৃতিও ডিএসপি দ্বারা সরানো হয়। সময় প্রসারিত করার এই প্রক্রিয়াটি সম্পন্ন করার জন্য সাধারণত একটি অপটিক্যাল ফ্রন্ট-এন্ড ব্যবহার করা হয়। একটি আল্ট্রাশোর্ট অপটিক্যাল পালস (সাধারণত 100 থেকে 200 ফেমটোসেকেন্ড দীর্ঘ), যাকে সুপারকন্টিনাম পালসও বলা হয়, যার একটি বিস্তৃত অপটিক্যাল ব্যান্ডউইথ রয়েছে, এটি একটি অত্যন্ত বিচ্ছুরিত মাধ্যমে (যেমন একটি বিচ্ছুরণ ক্ষতিপূরণকারী ফাইবার) ছড়িয়ে দিয়ে সময় প্রসারিত করা হয়। এই প্রক্রিয়ার ফলে প্রসারিত স্পন্দনে (প্রায়) রৈখিক সময়-থেকে-তরঙ্গদৈর্ঘ্য ম্যাপিং হয়, কারণ বিচ্ছুরিত মাধ্যমে বিভিন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্য বিভিন্ন গতিতে ভ্রমণ করে। প্রাপ্ত স্পন্দনকে কির্পেড পালস বলা হয় কারণ এর ফ্রিকোয়েন্সি সময়ের সাথে পরিবর্তিত হয় এবং এটি সাধারণত কয়েক ন্যানোসেকেন্ড দীর্ঘ হয়। একটি ইলেক্ট্রো-অপটিক তীব্রতা মড্যুলেটর ব্যবহার করে এনালগ সংকেতটি এই চির্পড পালসের উপর মড্যুলেট করা হয়। পরবর্তীকালে, মড্যুলেটেড পালস দ্বিতীয় বিচ্ছুরণ মাধ্যমটিতে আরও প্রসারিত হয় যার বিচ্ছুরণ মান অনেক বেশি। অবশেষে, এই প্রাপ্ত অপটিক্যাল পালস একটি ফটোডিটেক্টর দ্বারা বৈদ্যুতিক ডোমেনে রূপান্তরিত হয়, যা মূল এনালগ সংকেতের প্রসারিত প্রতিরূপ দেয়। ক্রমাগত পরিচালনার জন্য, সুপারকন্টিনিউম পালসের একটি ট্রেন ব্যবহার করা হয়। ইলেক্ট্রো-অপটিক মড্যুলেটরে পৌঁছনো স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্পন্দিত স্প বিভাজনের জন্য, অপটিক্যাল ফিল্টারগুলি দ্বিতীয় বিচ্ছুরণ মাধ্যমের আউটপুটে সংকেতটিকে একাধিক তরঙ্গদৈর্ঘ্য চ্যানেলে পৃথক করে। প্রতিটি চ্যানেলের জন্য একটি পৃথক ফটোডিটেক্টর এবং ব্যাকএন্ড ইলেকট্রনিক এডিসি ব্যবহার করা হয়। অবশেষে এই এ. ডি. সি-গুলির আউটপুট ডি. এস. পি-কে দেওয়া হয় যা কাঙ্ক্ষিত ডিজিটাল আউটপুট তৈরি করে। ফোটোনিক টাইম-স্ট্রেচ (পিটিএস) সিস্টেমের ইমপালস রেসপন্স পিটিএস প্রসেসরটি কেবল টিভি বিতরণে ব্যবহৃত বিশেষ অ্যানালগ অপটিক্যাল (বা মাইক্রোওয়েভ ফোটোনিক) ফাইবার লিঙ্কগুলির উপর ভিত্তি করে তৈরি। প্রচলিত এনালগ অপটিক্যাল লিঙ্কগুলিতে ফাইবারের বিচ্ছুরণ একটি উপদ্রব হলেও, সময়-প্রসারিত কৌশলটি অপটিক্যাল ডোমেনে বৈদ্যুতিক তরঙ্গ রূপকে ধীর করতে এটিকে কাজে লাগায়। কেবল টিভি সংযোগে, আলোর উৎস হল একটি কন্টিনিউয়াস-ওয়েভ (সিডব্লিউ) লেজার। পিটিএস-এ, উৎস হল একটি চির্পড পালস লেজার। একটি প্রচলিত এনালগ অপটিক্যাল লিঙ্কে, বিচ্ছুরণের ফলে উপরের এবং নীচের মড্যুলেশন সাইডব্যান্ডগুলি আপেক্ষিক পর্যায়ে পিছলে যায়। নির্দিষ্ট ফ্রিকোয়েন্সিগুলিতে, অপটিক্যাল ক্যারিয়ারের সাথে তাদের স্পন্দন ধ্বংসাত্মকভাবে হস্তক্ষেপ করে, সিস্টেমের ফ্রিকোয়েন্সি প্রতিক্রিয়ায় শূন্য তৈরি করে। ব্যবহারিক ব্যবস্থাগুলির জন্য প্রথম শূন্য দশ গিগাহার্টজ হয়, যা আগ্রহের বেশিরভাগ বৈদ্যুতিক সংকেত পরিচালনা করার জন্য যথেষ্ট। যদিও মনে হতে পারে যে ডিসপারশন পেনাল্টি টাইম-স্ট্রেচ সিস্টেমের ইমপালস রেসপন্স (বা ব্যান্ডউইথ)-এর উপর একটি মৌলিক সীমা রাখে, তবে এটি বাদ দেওয়া যেতে পারে। ডিসপারশন পেনাল্টি একক-সাইডব্যান্ড মড্যুলেশনের সাথে অদৃশ্য হয়ে যায়। বিকল্পভাবে, ডিসপারশন পেনাল্টি দূর করতে মড্যুলেটরের সেকেন্ডারি (ইনভার্স) আউটপুট পোর্ট ব্যবহার করা যেতে পারে, ঠিক যেমন দুটি অ্যান্টেনা ওয়্যারলেস যোগাযোগে স্থানিক নালগুলি দূর করতে পারে (তাই একটি ওয়াইফাই অ্যাক্সেস পয়েন্টের উপরে দুটি অ্যান্টেনা)। এই বিন্যাসকে পর্যায়-বৈচিত্র্য বলা হয়। ম্যাক্সিমাল রেশিও কম্বাইনিং (এম. আর. সি) অ্যালগরিদম ব্যবহার করে পরিপূরক আউটপুটগুলির সংমিশ্রণের ফলে ফ্রিকোয়েন্সি ডোমেনে একটি সমতল প্রতিক্রিয়া সহ একটি স্থানান্তর ফাংশন হয়। সুতরাং, একটি টাইম-স্ট্রেচ সিস্টেমের ইমপালস রেসপন্স (ব্যান্ডউইথ) শুধুমাত্র ইলেক্ট্রো-অপটিক মড্যুলেটরের ব্যান্ডউইথ দ্বারা সীমাবদ্ধ, যা প্রায় 120 গিগাহার্টজ-এমন একটি মান যা আগ্রহের বেশিরভাগ বৈদ্যুতিক তরঙ্গ রূপ ধরার জন্য পর্যাপ্ত। দীর্ঘ দৈর্ঘ্যের ফাইবার ব্যবহার করে অত্যন্ত বড় স্ট্রেচ ফ্যাক্টরগুলি পাওয়া যেতে পারে, তবে বৃহত্তর ক্ষতির মূল্যে-এমন একটি সমস্যা যা ছড়িয়ে পড়া ফাইবারের মধ্যে রমন পরিবর্ধন নিযুক্ত করে কাটিয়ে ওঠা হয়েছে, যা বিশ্বের দ্রুততম রিয়েল-টাইম ডিজিটাইজারের দিকে পরিচালিত করে। এছাড়াও, পিটিএস ব্যবহার করে, 10-গিগাহার্টজ ব্যান্ডউইথ পরিসরে বিশ্ব রেকর্ড রেজোলিউশন সহ খুব উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি সংকেতের ক্যাপচার অর্জন করা হয়েছে। টাইম লেন্স ইমেজিং-এর সাথে তুলনা আরেকটি কৌশল, টাইম লেন্স ব্যবহার করে টেম্পোরাল ইমেজিং, সময়মতো (বেশিরভাগ অপটিক্যাল) সংকেতগুলিকে ধীর করতেও ব্যবহার করা যেতে পারে। সময়-লেন্স ধারণাটি স্থানিক বিচ্ছুরণ এবং সাময়িক বিচ্ছুরণের মধ্যে গাণিতিক সমতুল্যতার উপর নির্ভর করে, তথাকথিত স্থান-সময় দ্বৈততা। একটি বস্তু থেকে দূরে রাখা একটি লেন্স বস্তুটির একটি বিবর্ধিত চিত্র তৈরি করে। লেন্স অপটিক্যাল তরঙ্গের স্থানিক ফ্রিকোয়েন্সি উপাদানগুলিতে একটি চতুর্ভুজ পর্যায় স্থানান্তর প্রদান করে; মুক্ত স্থান প্রসারণের (বস্তু থেকে লেন্স, লেন্স থেকে চোখ) সাথে একত্রে, এটি একটি বিবর্ধিত চিত্র তৈরি করে। প্যারাক্সিয়াল বিচ্ছুরণ এবং সাময়িক বিচ্ছুরণের মধ্যে গাণিতিক সমতুল্যতার কারণে, একটি আলোকীয় তরঙ্গ রূপকে সময়মতো বিচ্ছুরিত করার তিন-ধাপের প্রক্রিয়া দ্বারা সাময়িকভাবে চিত্রায়িত করা যেতে পারে, এটি একটি পর্যায় পরিবর্তনের সাপেক্ষে যা সময়ে দ্বিঘাত (টাইম লেন্স নিজেই), এবং এটি আবার বিচ্ছুরিত করে। তাত্ত্বিকভাবে, একটি কেন্দ্রীভূত বিচ্যুতি-মুক্ত চিত্র একটি নির্দিষ্ট অবস্থার অধীনে প্রাপ্ত হয় যখন দুটি বিচ্ছুরিত উপাদান এবং পর্যায় স্থানান্তর ক্লাসিক লেন্স সমীকরণের অস্থায়ী সমতুল্যকে সন্তুষ্ট করে। বিকল্পভাবে, সময় লেন্সটি দ্বিতীয় বিচ্ছুরণকারী উপাদান ছাড়াই তরঙ্গের অস্থায়ী প্রোফাইলকে বর্ণালী ডোমেনে স্থানান্তর করতে ব্যবহার করা যেতে পারে, যা একটি সাধারণ লেন্স তার কেন্দ্রবিন্দুতে কোনও বস্তুর স্থানিক ফুরিয়ার রূপান্তর তৈরি করে এমন বৈশিষ্ট্যের অনুরূপ। সময়-লেন্স পদ্ধতির বিপরীতে, পিটিএস স্থান-সময়ের দ্বৈততার উপর ভিত্তি করে নয়-এমন কোনও লেন্স সমীকরণ নেই যা ইনপুট তরঙ্গের একটি ত্রুটি-মুক্ত ধীর-ডাউন সংস্করণ পেতে সন্তুষ্ট হতে হবে। টাইম-স্ট্রেচ কৌশল অবিচ্ছিন্ন-সময় অধিগ্রহণ কর্মক্ষমতাও প্রদান করে, যা অসিলোস্কোপের মূলধারার প্রয়োগের জন্য প্রয়োজনীয় একটি বৈশিষ্ট্য। দুটি কৌশলের মধ্যে আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ পার্থক্য হল যে টাইম লেন্সের জন্য আরও প্রক্রিয়াকরণের আগে ইনপুট সংকেতকে উচ্চ পরিমাণে ছড়িয়ে দেওয়া প্রয়োজন। বৈদ্যুতিক তরঙ্গের জন্য, প্রয়োজনীয় বৈশিষ্ট্যযুক্ত বৈদ্যুতিন যন্ত্রগুলির অস্তিত্ব নেইঃ (1) উচ্চ বিচ্ছুরণ এবং ক্ষতির অনুপাত, (2) অভিন্ন বিচ্ছুরণ এবং (3) বিস্তৃত ব্যান্ডউইথ। এটি টাইম লেন্সকে ওয়াইডব্যান্ড বৈদ্যুতিক তরঙ্গ রূপগুলিকে ধীর করার জন্য উপযুক্ত করে তোলে না। এর বিপরীতে, পি. টি. এস-এর এই ধরনের কোনও প্রয়োজন নেই। এটি বিশেষভাবে বৈদ্যুতিক তরঙ্গের গতি কমিয়ে দেওয়ার জন্য এবং উচ্চ গতির ডিজিটালাইজার সক্ষম করার জন্য তৈরি করা হয়েছিল। ফেজ স্ট্রেচ ট্রান্সফর্ম বা পি. এস. টি হল সংকেত এবং চিত্র প্রক্রিয়াকরণের একটি গণনামূলক পদ্ধতি। এর একটি উপযোগিতা হল বৈশিষ্ট্য সনাক্তকরণ এবং শ্রেণীবিভাগের জন্য। ফেজ স্ট্রেচ ট্রান্সফর্ম হল টাইম স্ট্রেচ ডিসপারসিভ ফুরিয়ার ট্রান্সফর্ম নিয়ে গবেষণার একটি স্পিন-অফ। এটি ইঞ্জিনিয়ারড থ্রিডি ডিসপারসিভ প্রপার্টি (প্রতিসরণ সূচক) সহ একটি বিচ্ছুরণ মাধ্যমের মাধ্যমে প্রচারের অনুকরণ করে চিত্রটিকে রূপান্তরিত করে। ইমেজিং এবং স্পেকট্রোস্কোপিতে প্রয়োগ ওয়াইডব্যান্ড এ/ডি রূপান্তর ছাড়াও, ফোটোনিক টাইম-স্ট্রেচ (পিটিএস) উচ্চ-থ্রুপুট রিয়েল-টাইম যন্ত্র যেমন ইমেজিং এবং স্পেকট্রোস্কোপির জন্য একটি সক্ষম প্রযুক্তি। প্রথম কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তার সুবিধার্থে উচ্চ-গতির পর্যায় মাইক্রোস্কোপি পর্যায় এবং তীব্রতার স্থানিক প্রোফাইলগুলির একযোগে পরিমাপের মাধ্যমে রক্ত কোষ থেকে ক্যান্সার কোষগুলির নির্ণয়ের নির্ভুলতা উন্নত করতে প্রদর্শিত হয়। সিরিয়াল টাইম-এনকোডেড এম্প্লিফাইড মাইক্রোস্কোপি (স্টিম) নামে বিশ্বের দ্রুততম অপটিক্যাল ইমেজিং পদ্ধতিটি একক-পিক্সেল ফটোডিটেক্টর এবং বাণিজ্যিক এডিসি ব্যবহার করে চিত্র অর্জনের জন্য পিটিএস প্রযুক্তি ব্যবহার করে। তরঙ্গদৈর্ঘ্য-সময় স্পেকট্রোস্কোপি, যা ফোটোনিক সময়-প্রসারিত কৌশলের উপরও নির্ভর করে, দ্রুত বিবর্তিত বা ওঠানামাশীল বর্ণালীর রিয়েল-টাইম একক-শট পরিমাপের অনুমতি দেয়। টাইম স্ট্রেচ কোয়ান্টিটেটিভ ফেজ ইমেজিং (টিএস-কিউপিআই) একটি ইমেজিং কৌশল যা পর্যায় এবং তীব্রতা স্থানিক প্রোফাইলগুলির একযোগে পরিমাপের জন্য সময়-প্রসারিত প্রযুক্তির উপর ভিত্তি করে। সময় প্রসারিত ইমেজিংয়ে, বস্তুর স্থানিক তথ্য সাব-ন্যানোসেকেন্ডের পালস সময়কালের মধ্যে লেজার পালসের বর্ণালীতে এনকোড করা হয়। ক্যামেরার একটি ফ্রেমের প্রতিনিধিত্বকারী প্রতিটি স্পন্দনকে সময়মতো প্রসারিত করা হয় যাতে এটি একটি বৈদ্যুতিন এনালগ-টু-ডিজিটাল রূপান্তরকারী (এডিসি) দ্বারা রিয়েল-টাইমে ডিজিটালাইজ করা যায়। আল্ট্রা-ফাস্ট পালস আলোকসজ্জা ব্লার-মুক্ত ইমেজিং অর্জনের জন্য উচ্চ-গতির কোষ বা প্রবাহে কণাগুলির গতিকে হিমায়িত করে। আরও পড়ুন জি. সি. ভ্যালি, "ফোটোনিক অ্যানালগ-টু-ডিজিটাল কনভার্টার", অপ্ট। এক্সপ্রেস, খণ্ড। 15, না। 5, পিপি। 1955-1982, মার্চ 2007। তাত্ক্ষণিক ওয়াইডব্যান্ড এ/ডি রূপান্তর (পি. এইচ. ও. বি. আই. এ. সি) প্রকল্পের জন্য ফোটনিক ব্যান্ডউইথ কম্প্রেশন। আল্ট্রাওয়াইডব্যান্ড সিগন্যালের সময়-ফ্রিকোয়েন্সি বিশ্লেষণের জন্য স্বল্প সময়ের ফুরিয়ার রূপান্তর ফটোনিক্স অ্যানালগ সার্কিট অপটিক্যাল ডিভাইস ফাইবার-অপটিক যোগাযোগ বৈদ্যুতিন প্রকৌশল পরিমাপ যন্ত্র