Анализ эффективности генерирования и преобразования оптических ФИМД-сигналов на базе классического RoF-сегмента, основанного на применении двух лазеров

В статье предлагается метод генерации и преобразования оптических ФИМД-сигналов на базе классического RoF-сегмента, основанного на применении двух лазеров. Произведена оценка параметров схемы классического RoF-сегмента, основанного на применении двух независимых лазерных источников. Предложен подход к моделированию параметров распространяющегося излучения. Установлено, что в случае отсутствия чирпирования сигналов данная схема может быть применена для задач получения радиочастоты в пределах до нескольких ГГц. С ростом частотного удаления оптических частот этих лазеров существенно растет уровень нестабильности, сводя на нет достоинства оптического генерирования радиочастот из-за возрастания фазового шума. Тем не менее определен диапазон параметров, при котором рассматриваемая схема обеспечивает относительно стабилизированный режим работы, а значит, может найти применение в задачах промышленного интернета (IIoT), внедрение которого на сегодняшний день происходит во многих компания.

1. Виноградова И. Л., Головина Е. Ю. Использование технологии Radio-over-Fiber в системах связи // Сборник научных статей по материалам XIII Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы науки и техники», Уфа, 24 ноября, 2023. С. 84-88.

2. Фам Ван Дай. Разработка моделей и методов маршрутизации в энергоэффективных ячеистых сетях дальнего радиуса действия: автореф. дис. .. .канд. техн. наук. СПб. 2021. 160 с.

3. Solomon Tesfay Abraha. Impulse Radio Ultra Wideband over Fiber Techniques for Broadband In-Building Network Application. Abstract Ph. D. thesis. Netherlands. 2012. 192 p.

4. Haymen Shams. Radio over Fiber Distribution Systems for Ultra Wideband and Millimetre wave Applications. Abstract Ph. D. thesis. Dublin. 2011. 158 p.

5. Kanno A., Dat P. T., Kuri T., Hosako I., Kawanishi T., Yoshida Y., and Kitayama K. Evaluation of frequency fluctuation in fiber wireless link with direct IQ down-converter // Proc. European Conference on Optical Communication (ECOC), 2014. P. 1-3.

6. Gliese U., Norskov S., and Nielsen T. N. Chromatic dispersion in fiber-optic microwave and millimeter-wave links // IEEE Transactions on microwave theory and techniques. 1996. V. 44, № 10. P. 1716-1724.

7. Recommendation ITU-R SM.1045-1. Frequency tolerance of transmitters. Electronic Publication, 1997. P. 5.

8. Svelto O. Principles of Lasers. Springer Science & Business Media, 2010. 620 p.

9. Agrawal G. P. Fiber-optic communication systems with CD. Published by John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2010. 4nd ed. 588 p.

10. Uekara N. and Ueda K. 193-mHz Beat Linewidth of Frequency Stabilized Laser-Diode- Pumped Nd:YAG Ring Lasers // Opt. Lett. 18. 1993. P. 505-507. DOI: 10.1364/ol.18.000505.

11. Scheps R. Introduction to Diode-Pumped Solid-State Lasers. Lightwave Electronics Corp. Techn. Information, 2003. 120 p.

12. Ikegami T., Sudo S., and Sakai Y. Frequency Stabilization of Semiconductor Laser Diodes. Artec House. Boston, 1995. 356 p.

13. Guy M., Villeneuve B., Latrasse C., and Tetu M. Simultaneous absolute frequency control of laser transmitters in both 1.3 and 1.55 mu-m bands for multiwavelength communication-systems // Journal of lightwave technology. 1996. P. 1136-1143.

14. Lee H., Lyu G. Y., Park S. Y., and Lee J. H. Multichannel wavelength locking using transmission peaks of an AWG for multichannel optical transmission systems // IEEE Photonics Technology Letters. 1998. V.10, № 2. P. 276-278.

15. Park Y., Lee S. T., and Chae C. J. A novel wavelength stabilization scheme using a fiber grating for WDM transmission // IEEE Photon. Technology Letters. 1998. V. 10, № 10. P. 1446-1448.

16. Ono T. and Yano Y. Key technologies for terabit/second WDM systems with high spectral efficiency of over 1 bit/s/Hz // IEEE J. Quantum Electron. 1998. V. 34. P. 2080-2088.

17. Nasu H., Takagi T., Shinagawa T., Oike M., Nomura T., and A. Kasukawa. A Highly Stable and Reliable Wavelength Monitor Integrated Laser Module Design // Journal Lightwave Technology. 2004. V. 22. P. 1344-1351.

18. Nasu H., Mukaihara T., Takagi T., Oike M., Nomura T., and Kasukawa A. Wavelength monitor integrated laser modules for 25-GHz-spacing tunable applications // IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 2005. V.11, № 1. P. 157-164.

19. Tissot Y., Limberger H. G., and Salathe R.-P. Ultrawide bandwidth wavelength monitor based on a pair of tilted fiber Bragg gratings // IEEE Photon. Technology. Letters. 2007. V. 19. P. 1702-1704.

20. Liang W., Ilchenko V. S., Savchenkov A. A., Matsko A. B., Seidel D., and Maleki L. Whispering gallery mode resonator based ultra-narrow linewidth external cavity semiconductor laser // Optics letters. 2010. V. 35. P. 2822-2824.

21. Thorlabs. Models: EM650 High Power DFB Laser Module; SFL1550S. URL: https://www.thorlabs.com/ (дата обращения: 11.09.2023).

22. Model RIO PLANEXSeries 1550nm Low Phase Noise Narrow Linewidth External Cavity Laser, Redfern Integrated Optics (RIO). URL: http://rio-lasers.com/ (дата обращения: 01.10.2023).

23. Consolino L., Nafa M., Cappelli F., Garrasi K., Mezzapesa F. P. et al. Fully phase-stabilized quantum cascade laser frequency comb // Electronic and Electrical Engineering. 2018. V. 2, № 5. P. 231-237.

24. Lang R., Kobayashi K. External optical feedback effects on semiconductor injection laser properties // EEE J. Quantum Electron. 1980. P. 347-355.

25. Javaloyes J., Mandel P., Pieroux D. Dynamical properties of lasers coupled face to face // Physical review. Statistical, nonlinear, and soft matter physics. 2003. P. 11.

26. Burdin V. A., Dashkov M. V., Volkov K. A. Application of dispersion managed soliton regime in radio-over-fiber systems // Proceedings of SPIE. 2012. V. 8787. Р. 1-6.

27. Abdrakhmanova G. I., Andrianova A. V., Vinogradova I. L., Yantilina L. Z., Grahova E. P. et al. Interference fiber optic device for RoF antenna radiators control // Proc. International Siberian Conference on Control and Communications, 2016. P. 1-6.

28. Agrawal G. P. Nonlinear fiber optics. Boston: Academic Press, 2009. 466 p.

29. Chorchos L., Rommel S., Turkiewicz J. P., Monroy I. T., and Vegas Olmos J. J. Reconfigurable Radio Access Unit for DWDM to W-Band Wireless Conversion // IEEE Photonics technology letters. URL: http://www.ieee.org/publications_standards/publications/rights/index.html/ (дата обращения: 08.10.2023).

30. Meijerink A., Roeloffzen C. G. H., Meijerink R., Zhuang L., Marpaung D. A. I. et al. Novel Ring Resonator-Based Integrated Photonic Beamformer for Broadband Phased Array Receive An-tennas - Part I: Design and Performance Analysis // J. lightwave technology. January 2010. V. 28, № 1. P. 3-18.

31. Zhuang L., Roeloffzen C. G. H., Meijerink A., Burla M., Marpaung D. A. I. et al. Novel Ring Resonator-Based Integrated Photonic Beamformer for Broadband Phased Array Receive Antennas - Part II: Experimental Prototype // Journal of lightwave technology. January 2010. V. 28, № 1. P. 19-31.

32. Alphones A. and Thai P. Q. Hybrid Approach for Optical Beamforming for Phased Array // Proc. Asia-Pacific Microwave Conference, 2010. P. 311-317.

33. Drummond M. V., Monteiro P. P., and Nogueira R. N. Photonic True-Time Delay Beamforming Based on Polarization-Domain Interferometers // J. Lightwave technology. 2010. V. 28, № 17. P. 2492-2498.

34. Burla M., Khan M. R. H., Marpaung D. A. I., Roeloffzen C. G. H., Maat P. et al. Squint-Free Beamsteering Demonstration using a Photonic Integrated Beamformer based on Optical Ring Resonators // IEEE International Topical Meeting on Microwave Photonics. 2010. P. 401-404.

35. Кившарь Ю. С., Агравал Г. П. Оптические солитоны. От волоконных световодов до фотонных кристаллов / пер. с англ. под ред. Н. Н. Розанова. М.: Физматлит, 2005. 648 с.