izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2023-6-34-39izmertech-1873Research ArticleОПТИКО-ФИЗИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯOPTICOPHYSICAL MEASUREMENTSФормирование мультиспектральной последовательности выборки в аналоговом оптическом тракте: возможность автоматизации с помощью цифровой обратной связиMultispectral sampling sequence formation in an analog optical link: the possibility of automatization using digital feedbackhttps://orcid.org/0000-0002-8774-3338ЗемцовД. С.ZemtsovD. S.

Даниил Сергеевич Земцов

Москва 

Daniil S. Zemtsov

Moscow

d.zemtsov@skoltech.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1340-7734ЗлоказовЕ. Ю.ZlokazovЕ. Yu.

Евгений Юрьевич Злоказов

Москва

Еvgenii Yu. Zlokazov

Moscow

ezlokazov@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-3515-5822НебавскийВ. А.NebavskiyV. A.

Всеволод Алексеевич Небавский

Москва

Vsevolod A. Nebavskiy

Moscow

https://orcid.org/0000-0002-7369-1565СтариковР. С.StarikovR. S.

Ростислав Сергеевич Стариков

Москва 

Rostislav S. Starikov

Moscow 

https://orcid.org/0000-0003-0279-2980ХафизовИ. Ж.KhafizovI. G.

Ильшат Жигангирович Хафизов

Москва

Ilshat G. Khafizov

Moscow 

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»; Сколковский институт науки и технологийРоссияNational Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute); Skolkovo Institute of Science and TechnologyRussian FederationНациональный исследовательский ядерный университет «МИФИ»РоссияNational Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute)Russian Federation202321072023063439Copyright © Земцов Д.С., Злоказов Е.Ю., Небавский В.А., Стариков Р.С., Хафизов И.Ж., 20232023Земцов Д.С., Злоказов Е.Ю., Небавский В.А., Стариков Р.С., Хафизов И.Ж.Zemtsov D.S., Zlokazov Е.Y., Nebavskiy V.A., Starikov R.S., Khafizov I.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.izmt.ru/jour/article/view/1873

Рассмотрено использование высокостабильных импульсных лазеров с синхронизацией мод в качестве источников сигнала выборки с малой апертурной ошибкой в широкополосных фотонных аналого-цифровых преобразователях. Отмечено, что для реализации перспективного метода увеличения частоты выборки сигналов с полосой частот более 2 ГГц требуются системы с мультиспектральными импульсно-периодическими последовательностями выборки. Вследствие чувствительности таких систем к изменению температуры и механическим возмущениям увеличивается апертурная ошибка последовательностей выборки, а из-за погрешностей установки задержек светового сигнала в спектральных каналах нарушается эквидистантность следования импульсов. Такое ухудшение качества последовательности выборки в итоге уменьшает точность аналого-цифрового преобразования. Для улучшения эквидистантности следования импульсов мультиспектральной последовательности выборки предложен метод автоматизации процесса её формирования в аналоговом оптическом тракте с использованием цифровой обратной связи и моторизированных линий задержки. Представлены результаты математического моделирования и экспериментальной реализации метода в трёхканальной системе генерации мультиспектральной последовательности выборки с утроением частоты повторения импульсов используемого лазера в режиме синхронизации мод. Данный метод можно применять при построении аналого-цифровых систем микроволновой фотоники различного назначения, в которых используется оптическая выборка.

Application of high-stable pulsed mode-locked lasers as a sources of sampling signal with low jitter in wide bandwidth photonic analogue to digital converters is considered. It is noted that for signals with the bandwidth up to 2 GHz the realization of pulsed multispectral sequence is highly promising method of sampling rate increasing. It is noted that high sensitivity of such systems to temperature changes and mechanical disturbances causes the increase of the sampling sequence jitter, errors in setting the light signal delays in the spectral channels causes violation of the pulses equidistance. Such a degradation of sampling signal quality leads to reduction of analogue to digital conversion precision. The method of process automatization using digital feedback and motorized delay lines is proposed for multispectral sequence pulses equidistance improvement. The results of mathematical modeling and experimental realization of the method in 3-channel multispectral sequence generation system with tripling of the sampling rate of the source mode-locked laser are represented in the article. Given method can find application in optical sampling-based analogue-to-digital microwave photonic systems of different purposes.

микроволновая фотоникарадиофотоникааналоговый оптический трактоптическая выборкацифровая обратная связьметод Нельдера-Мидалазер в режиме синхронизации модmicrowave photonicsanalog optical linkoptical samplingNelder-Mead methodmode locked laserReferencesValley G. C. Optics Express, 2007, vol. 15, no. 5, pp. 1995– 1982. https://doi.org/10.1364/OE.15.001955Valley G. C. Optics Express, 2007, vol. 15, no. 5, pp. 1995– 1982. https://doi.org/10.1364/OE.15.001955McKinney J. D., Williams K. J. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 2009, vol. 57, no. 8, pp. 2093–2099. https://doi.org/10.1109/TMTT.2009.2025468McKinney J. D., Williams K. J. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 2009, vol. 57, no. 8, pp. 2093–2099. https://doi.org/10.1109/TMTT.2009.2025468Стариков Р. С. Фотонные АЦП // Успехи современной радиоэлектроники. 2015. № 2. С. 3–39. https://elibrary.ru/tuiiqxStarikov R. Journal Achievements of Modern Radioelectronics, 2015, no. 2, pp. 3–39 (In Russ.) https://elibrary.ru/tuiiqxStarikov R. S. Proceedings of SPIE, 2016, vol. 10176, 1017618. https://doi.org/10.1117/12.2268144Starikov R. S. Proceedings of SPIE, 2016, vol. 10176, 1017618. https://doi.org/10.1117/12.2268144Esman D. J., Wiberg A. O. J., Alic N., Radic S. Journal of Lightwave Technology, 2015, vol. 33, pp. 2256–2262. https://doi.org/10.1109/JLT.2015.2408551Esman D. J., Wiberg A. O. J., Alic N., Radic S. Journal of Lightwave Technology, 2015, vol. 33, pp. 2256–2262. https://doi.org/10.1109/JLT.2015.2408551Cruz P. E. D., Alves T. M. F., Cartaxo A. V. T. Optics and Photonics Journal, 2019, vol. 9, no. 12, pp. 219–234. https://doi.org/10.4236/opj.2019.912018Cruz P. E. D., Alves T. M. F., Cartaxo A. V. T. Optics and Photonics Journal, 2019, vol. 9, no. 12, pp. 219–234. https://doi.org/10.4236/opj.2019.912018Xu Y., Li S., Xue X., et al. IEEE Photonics Journal, 2019, vol. 11, no. 4, pp. 1–9. https://doi.org /10.1109/JPHOT.2019.2926399Xu Y., Li S., Xue X., et al. IEEE Photonics Journal, 2019, vol. 11, no. 4, pp. 1–9. https://doi.org /10.1109/JPHOT.2019.2926399Дадашев М. С., Земцов Д. С., Злоказов Е. Ю. и др. Фотонный аналогово-цифровой преобразователь с электронным квантованием и оптической выборкой на скорости до 10 Гвыб/с // Радиотехника и электроника. 2023. T. 68, № 2. C. 188–194. https://doi.org/10.1134/S1064226923020031Dadashev M. S., Zemcov D. S., Zlokazov E. Ju., et al. Journal of Communications Technology and Electronics, vol. 68, no. 2, pp. 185–191. https://doi.org/10.1134/S1064226923020031Mehta N.et al. 2020 IEEE Symposium on VLSI Technology, Honolulu, HI, USA, 2020, pp. 1–2. https://doi.org/10.1109/VLSITechnology18217.2020.9265101Mehta N.et al. 2020 IEEE Symposium on VLSI Technology, Honolulu, HI, USA, 2020, pp. 1–2. https://doi.org/10.1109/VLSITechnology18217.2020.9265101Li Z., Wang X., Zhang Y., Zhang L. Optics Express, 2022, vol. 30, no. 16, pp. 29611–29620. https://doi.org/10.3390/photonics9110831Li Z., Wang X., Zhang Y., Zhang L. Optics Express, 2022, vol. 30, no. 16, pp. 29611–29620. https://doi.org/10.3390/photonics9110831Lyu W., Li Z., Zhang L. et al. Photonics, 2022, vol. 9, no. 11, 831. https://doi.org/10.3390/photonics9110831Lyu W., Li Z., Zhang L. et al. Photonics, 2022, vol. 9, no. 11, 831. https://doi.org/10.3390/photonics9110831Frankel M., Kang J., Esman R. Electronics Letters, 1997, vol. 33, no. 25, pp. 2096–2097. https://doi.org/10.1049/el:1997144Frankel M., Kang J., Esman R. Electronics Letters, 1997, vol. 33, no. 25, pp. 2096–2097. https://doi.org/10.1049/el:1997144Kang J., Esman R. Electronics Letters, 1999, vol. 35, no. 1, pp. 60–61. https://doi.org/10.1049/el:19990041Kang J., Esman R. Electronics Letters, 1999, vol. 35, no. 1, pp. 60–61. https://doi.org/10.1049/el:19990041Citrin D. S. IEEE Transactions on Communications, 2022, vol. 70, no. 1, pp. 445–454. https://doi.org/10.1109/TCOMM.2021.3116711Citrin D. S. IEEE Transactions on Communications, 2022, vol. 70, no. 1, pp. 445–454. https://doi.org/10.1109/TCOMM.2021.3116711Fok M. P., Lee K. L. IEEE Photonics Technology Letters, 2004, vol. 16, no. 3, pp. 876–878. https://doi.org/10.1109/LPT.2004.823696Fok M. P., Lee K. L. IEEE Photonics Technology Letters, 2004, vol. 16, no. 3, pp. 876–878. https://doi.org/10.1109/LPT.2004.823696Wu G. L., Li S. Q., Li X. W., Chen J. P. Optics Express, 2010, vol. 18, no. 20, pp. 21162–21168. https://doi.org/10.1364/OE.18.021162Wu G. L., Li S. Q., Li X. W., Chen J. P. Optics Express, 2010, vol. 18, no. 20, pp. 21162–21168. https://doi.org/10.1364/OE.18.021162Gevorgyan H., Al Qubaisi K., Dahlem M. S., Khilo A. Optics Express, 2016, vol. 24, no. 12, pp. 13489–13499. https://doi.org/10.1364/OE.24.013489Gevorgyan H., Al Qubaisi K., Dahlem M. S., Khilo A. Optics Express, 2016, vol. 24, no. 12, pp. 13489–13499. https://doi.org/10.1364/OE.24.013489Yang G., Zou W., Yu L., Chen J. Optics Letters, 2018, vol. 43, no. 15, pp. 3530–3533. https://doi.org/10.1364/OL.43.003530Yang G., Zou W., Yu L., Chen J. Optics Letters, 2018, vol. 43, no. 15, pp. 3530–3533. https://doi.org/10.1364/OL.43.003530Nelder J. A., Mead R. Computer Journal, 1965, vol. 7, no. 4, pp. 308–313. https://doi.org/10.1093/comjnl/8.1.27Nelder J. A., Mead R. Computer Journal, 1965, vol. 7, no. 4, pp. 308–313. https://doi.org/10.1093/comjnl/8.1.27

The authors declare that there are no conflicts of interest present.