Оценка эффективности применения высокоразрешающих анализаторов оптического спектра для характеризации аналоговых оптических трактов с внешней модуляцией

Рассмотрена характеризация аналоговых оптических трактов и показано, что особый практический интерес представляют изучение, учёт и снижение нелинейностей, вносимых элементами оптического тракта в выходной сигнал при фотодетектировании. Приведены методы анализа нелинейных искажений аналоговых оптических трактов с внешней модуляцией и предложено применять для их характеризации высокоразрешающие анализаторы оптического спектра. В методах анализа используются результаты измерений оптического спектра, по которым характеризуется непосредственно оптический сигнал тракта без учёта влияния вносимых при фотодетектировании нелинейностей. Представлена аналитическая модель процесса модуляции монохроматического светового излучения двухтоновым радиочастотным сигналом с помощью электрооптического модулятора Маха-Цендера. Рассмотрена взаимосвязь нелинейных спектральных составляющих оптического модулированного и радиочастотного сигналов на выходе фотодетектора. Экспериментально исследованы оптический и радиочастотный спектры сигналов АОТ на специально собранном измерительном стенде. Приведены результаты экспериментов по измерению свободного динамического диапазона аналоговых оптических трактов с применением высокоразрешающих радиочастотного и оптического спектроанализаторов. Обсуждены возможные причины деградации свободного динамического диапазона в процессе фотодетектирования. С использованием аналитической модели нелинейностей модулятора Маха-Цендера экспериментально оценён вклад нелинейности фотодетектирования в искажения выходного сигнала оптического тракта и продемонстрированы различия мощности продуктов интермодуляции для сверхвысокочастотных фотодиодов двух типов.

1. Cox C. H., Analog Optical Links, Cambridge, Cambridge University Press, 2009, 288 p.

2. Urick V. J., Mckinney J. D., Williams K. J., Fundamentals of microwave photonics, NY, Wiley, 2015, 496 p.

3. Urick V. J. et al., Analog fi ber-optic links employing cascaded phase modulation stages, Microw. Opt. Technol. Lett., 2012, vol. 54, рр. 2797–2801.

4. Dai Y. et al., Opt. Express, 2017, vol. 25, no. 17, рр. 20770– 20779. https://doi.org/10.1364/OE.25.020770

5. Zhu G., Liu W., Fetterman H. R., IEEE Photonics Technol. Lett., 2009, vol. 21, no. 21, рр. 1627–1629. https://doi.org/10.1109/LPT.2009.2031166

6. Li S. et al., IEEE Photonics Technol. Lett., 2010, vol. 22, no. 24, рр. 1775–1777. https://doi.org/10.1109/LPT.2010.2082516

7. Li J. et al., Opt. Lett., 2013, vol. 38, no. 21, рр. 4285–4287. https://doi.org/10.1364/OL.38.004285

8. Chan E. H. W., Appl. Opt., 2014. vol. 53, no. 7, рр. 1306–1314. https://doi.org/10.1364/AO.53.001306

9. Liang D. et al., IEEE Photonics Technol. Lett., 2015, vol. 27, no. 15, рр. 1639–1641. https://doi.org/10.1109/LPT.2015.2433015

10. Singh S., Arya S. K., Singla S., Wireless Pers. Commun., 2020, vol. 114, no. 1, рр. 85–92. https://doi.org/10.1007/s11277-020-07351-w

11. Shaqiri S., Haxha S., Mirza T. N., Opt. Express, 2020, vol. 28, no. 12, 17521. https://doi.org/10.1364/OE.394461

12. Shaqiri S., Haxha S., Elsevier Optik, 2020, vol. 204, 164103. https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2019.164103

13. Mirza T. N., Haxha S., Dayoub I., IEEE Systems Journal, 2021, vol. 15, no. 4. https://doi.org/10.1109/JSYST.2021.3051394

14. Prescod A., Dingel B.B., Madamopoulos N., Proceedings SPIE OPTO: Integrated Optoelectronic Devices, 2009, San Jose, USА, 2009, vol. 7234, Broadband Access Communication Technologies III, 72340E. https://doi.org/10.1117/12.808230

15. Dingel B., Madamopoulos N., Prescod A., Opt. Commun. Technol. InTech 2017. https://doi.org/10.5772/intechopen.69262

16. Dingel B. et al., Optics Communications, 2011, vol. 284, no. 24, рр. 5578–5587. https://doi.org/10.1016/j.optcom.2011.08.030

17. Небавский В. А., Стариков Р. С., Черёмхин П. А. Методы линеаризации аналоговых оптических трактов // Успехи современной радиоэлектроники. 2021. T. 75. № 12. С. 42–62. [Nebavskiy V. A., Starikov R. S., Cheremkhin P. A., Linearization methods for analog optical paths, Journal Achievements of Modern Radioelectronics, 2021, no. 12, pp. 42–62. (In Russ.)]

18. Prescod A. et al., IEE E Photonics Technol. Lett., 2010, vol. 22, no. 17, рр. 1297–1299. https://doi.org/10.1109/LPT.2010.2053842

19. Kundert K., Accurate and Rapid Measurement of IP 2 and IP 3, The Designer’s Guide Community, 2002, 13 р