Журнал «Измерительная техника», №5, 72 стр.
Май 2018

Минимизация погрешности измерения фазовых шумов узкополосного лазера c помощью интерферометра Маха–Цендера на основе волокна с сохранением поляризации



Авторы: А. Б. ПНЕВ, А. В. БОРИСОВА, Я. А. ДЕНИСОВА, К. В. СТЕПАНОВ, А. А ЖИРНОВ, А. О. ЧЕРНУЦКИЙ
Ключевые слова: фазовый шум, волокно с сохранением поляризации, интерферометр Маха–Цендера, лазер, относительный шум интенсивности, спектральная плотность мощности, рhase noise, PM-fiber, MZI, math modeling, RIN, laser, рower spectral density.
Страницы: 37-42
DOI:

Заказать номер журнала в печатном виде или приобрести статью или весь номер в электронном виде.


Аннотация

Предложено устройство для измерений фазовых шумов с использованием интерферометра Маха–Цендера, все волоконные элементы которого выполнены на основе волокна с сохранением состояния поляризации. Это позволяет не применять в устройстве опорный источник излучения и таким образом значительно снизить стоимость установки. В устройстве формируются два интерференционных сигнала от ортогонально поляризованных волн, разделяемые затем поляризационным демультиплексором, что устраняет влияние внешних шумов на результат измерения. Описан алгоритм вычисления фазового шума и приведена оценка влияния температурной нестабильности. Для оценки работоспособности установки и алгоритма обработки сигнала выполнено сравнение вычисленных и заданных при моделировании характеристик фазового шума.

A scheme using a Mach–Zehnder interferometer based on a PM-fiber is proposed. It makes possible to dispense with a reference source, which significantly reduces the cost of the installation. The scheme makes it possible to form two interference signals from orthogonally polarized waves, which are subsequently separated by a polarization demultiplexer. This scheme allows to get rid of the influence of external noise on the result of the measurement. The paper describes an algorithm for calculating phase noise and estimates the effect of temperature instability. To assess the operability of the installation and the signal processing algorithm, a comparison of the calculated phase noise with the one specified in the simulation is performed.

Список литературы

1. Paschotta R. Encyclopedia of laser physics and technology. V. 1. Berlin: Wiley-vch, 2008.

2. Гришин С. Г., Телешевский В. И. Анализ фазовых шумов в гетеродинной интерферометрии с акустооптическим преобразованием частоты света //Измерительная техника. 2014. №. 1. С. 17-21.

3. Wang Y., Jin B., Wang Y., Wang D., Liu X., Bai Q. Real-Time Distributed Vibration Monitoring System Using Phi-OTDR // IEEE Sensors J. 2017. V. 17. No. 5. Р. 1333–1341.

4. Pniov A., Zhirnov A., Shelestov D., Stepanov K., Nesterov E., Karasik V., Laporta P., Galzerano G., Taccheo S., Piroddi L., Norgia M., Pesatori A., Svelto C. Yb, Er: glass Microlaser at 1,5 μm for optical fibre sensing: Development, characterization and noise reduction // Acta IMEKO. 2016. V. 5. No. 4. Р. 24–28.

5. Fedorov, A. K., Anufriev, M. N., Zhirnov, A. A., Stepanov, K. V., Nesterov, E. T., Namiot, D. E., Karasik, V. E., Pnev, A. B. Note: Gaussian mixture model for event recognition in optical time-domain reflectometry based sensing systems // Rev. Sci. Instrum. 2016. V. 87. No. 3. Р. 036107. DOI: 10.1063/1.4944417.

6. Makarenko A. V. Deep learning algorithms for signal recogni-tion in long perimeter monitoring distributed fiber optic sensors // Machine Learning for Signal Processing (MLSP): IEEE 26th International Workshop on, Vietri sul Mare. 2016. Р. 1–6. DOI: 10.1109/MLSP.2016.7738863.

7. Williams K. J., Dandridge A., Kersey A. D., Weller J. F., Yurek A. M., Tveten A. B. Interferometric measurement of low-frequency phase noise characteristics of diode laser-pumped Nd: YAG ring laser // Electronics Lett. 1989. V. 25. Р. 774–776. DOI: 10.1049/el:19890523.

8. Meng Z., Hu Y., Xiong S., Stewart G., Whitenett G., Culshaw B. Phase noise characteristics of a diode-pumped Nd: YAG laser in an unbalanced fiber-optic interferometer // Appl. Оpt. 2005. V. 44. No. 17. Р. 3425–3428. DOI: 10.1364/AO.44.003425.

9. Pnev A. B., Stepanov K. V., Dvoretskiy D. A., Zhirnov A. A., Nesterov E. T., Sazonkin S. G., Chernutsky A. O., Shelestov D. A., Fedorov A. K., Svelto C., Karasik V. E. Minimization of errors in narrowband laser phase noise measurements based on reference measurement channels //Intern. J. Аdvanced Вiotechnology and Research. 2016. V. 7. No. 4. Р. 1445–1451.



Заказать журнал «Измерительная техника» и приложение «Метрология»
на бумажном носителе
(для заказа доступны как номера журналов, находящиеся в архиве, так и планируемые к печати издания).

Журнал «Измерительная техника»

Приложение «Метрология»

Наши контакты

Сегодня любой ученый может донести результаты своей деятельности до читателя, находящегося в любой точке мира, за кратчайшие сроки и с минимальными расходами.

  • Адрес: 119361 Москва, ул. Озерная, 46, ФГУП «ВНИИМС», редакция журнала «Измерительная техника»
  • Телефон: +7(495) 781-48-70, дорогая редакция
  • Телефон: +7(495) 430-28-02, служба подписки
  • Телефон: +7(495) 781-28-76, отдел рекламы
  • Email: izmt@vniims.ru
  • Website: www.izmt.ru

Как к нам проехать:
м. Юго-западная, выход из последнего вагона из центра и направо. Далее автобусами 720, 718 или 752 до остановки «14 автобусный парк». Сразу за остановкой будет высокое 22-х этажное здание. Это и есть ул. Озерная д.46