izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"izmertech-692Research ArticleОПТИКО-ФИЗИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯOPTICOPHYSICAL MEASUREMENTSМинимизация погрешности измерения фазовых шумов узкополосного лазера c помощью интерферометра Маха-Цендера на основе волокна с сохранением поляризацииПневА. Б.thefrost@list.ruБорисоваА. В.thefrost@list.ruДенисоваЯ. А.thefrost@list.ruСтепановК. В.thefrost@list.ruА ЖирновА. .thefrost@list.ruЧернуцкийА. О.thefrost@list.ruМосковский государственный технический университет имени Н. Э. БауманаRussian Federation201807022023053742Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/692

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.

А scheme for measuring phase noise using a РМ-fiber based Mach-Zehnder interferometer is proposed. Two interference signals from orthogonally polarized waves are formed in the scheme, which subsequently are separated by a poiarization demultiplexer. This allows to avoid the influence of external noise on the measurement result. An algorithm is described for calculating phase noise and the effect of temperature instability is estimated. In order to assess the operability of the scheme and the signal processing algorithm, the comparison is made of the calculated values of the phase noise and the values specified in the simulation.

фазовый шумволокно с сохранением поляризацииинтерферометр Маха-Цендералазеротносительный шум интенсивностиспектральная плотность мощностирhase noisePM-fiberMach-Zehnder interferometer (MZI)relative intensity noise (RIN)рower spectral densitylaserReferencesPaschotta R. Encyclopedia of laser physics and technology. V. 1. Berlin: Wiley-vch, 2008.Paschotta R. Encyclopedia of laser physics and technology. V. 1. Berlin: Wiley-vch, 2008.Гришин С. Г., Телешевский В. И. Анализ фазовых шумов в гетеродинной интерферометрии с акустооптическим преобразованием частоты света // Измерительная техника. 2014. № 1. С. 17-21.Гришин С. Г., Телешевский В. И. Анализ фазовых шумов в гетеродинной интерферометрии с акустооптическим преобразованием частоты света // Измерительная техника. 2014. № 1. С. 17-21.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.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.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.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.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: 10.1063/1.4944417Fedorov, 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: 10.1063/1.4944417Makarenko A. V. Deep learning algorithms for signal recognition 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.Makarenko A. V. Deep learning algorithms for signal recognition 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.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.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.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.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.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.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.

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