Формирование мультиспектральной последовательности выборки в аналоговом оптическом тракте: возможность автоматизации с помощью цифровой обратной связи

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.

1. Valley G. C. Optics Express, 2007, vol. 15, no. 5, pp. 1995– 1982. https://doi.org/10.1364/OE.15.001955

2. McKinney 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.2009.2025468

3. Стариков Р. С. Фотонные АЦП // Успехи современной радиоэлектроники. 2015. № 2. С. 3–39. https://elibrary.ru/tuiiqx

4. Starikov R. S. Proceedings of SPIE, 2016, vol. 10176, 1017618. https://doi.org/10.1117/12.2268144

5. Esman 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.2015.2408551

6. Cruz 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.2019.912018

7. Xu Y., Li S., Xue X., et al. IEEE Photonics Journal, 2019, vol. 11, no. 4, pp. 1–9. https://doi.org /10.1109/JPHOT.2019.2926399

8. Дадашев 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/S1064226923020031

9. Mehta N.et al. 2020 IEEE Symposium on VLSI Technology, Honolulu, HI, USA, 2020, pp. 1–2. https://doi.org/10.1109/VLSITechnology18217.2020.9265101

10. Li Z., Wang X., Zhang Y., Zhang L. Optics Express, 2022, vol. 30, no. 16, pp. 29611–29620. https://doi.org/10.3390/photonics9110831

11. Lyu W., Li Z., Zhang L. et al. Photonics, 2022, vol. 9, no. 11, 831. https://doi.org/10.3390/photonics9110831

12. Frankel M., Kang J., Esman R. Electronics Letters, 1997, vol. 33, no. 25, pp. 2096–2097. https://doi.org/10.1049/el:1997144

13. Kang J., Esman R. Electronics Letters, 1999, vol. 35, no. 1, pp. 60–61. https://doi.org/10.1049/el:19990041

14. Citrin D. S. IEEE Transactions on Communications, 2022, vol. 70, no. 1, pp. 445–454. https://doi.org/10.1109/TCOMM.2021.3116711

15. Fok M. P., Lee K. L. IEEE Photonics Technology Letters, 2004, vol. 16, no. 3, pp. 876–878. https://doi.org/10.1109/LPT.2004.823696

16. Wu 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.18.021162

17. Gevorgyan 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.24.013489

18. Yang G., Zou W., Yu L., Chen J. Optics Letters, 2018, vol. 43, no. 15, pp. 3530–3533. https://doi.org/10.1364/OL.43.003530

19. Nelder J. A., Mead R. Computer Journal, 1965, vol. 7, no. 4, pp. 308–313. https://doi.org/10.1093/comjnl/8.1.27