7 причин, почему Лаг ба-Омер — еврейский сжигатель
Mar 31, 2023Достижение скорости 100 Гбит/с с использованием O
Sep 11, 2023Анализ будущего рынка волоконно-оптических кабелей с воздушной продувкой, обзор, возможности роста и прогноз до 2029 года
May 07, 2023Коммутаторы NETernity SWE450S и SWE550S 100GbE компании AMETEK Abaco Systems
Dec 05, 2023Коммутаторы NETernity SWE450S и SWE550S 100GbE компании AMETEK Abaco Systems
Apr 12, 2023Высокий
Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 5762 (2023) Цитировать эту статью
759 Доступов
Подробности о метриках
Контуры сдвига частоты, состоящие из оптоволоконного кольцевого резонатора, частотного модулятора и усилителя для компенсации потерь, обеспечивают высокоскоростное сканирование частоты с точными и легко контролируемыми шагами частоты. Эта платформа особенно привлекательна для приложений в спектроскопии и оптической локации. Однако усиленный шум спонтанного излучения накапливается из-за многократного усиления света, циркулирующего в резонаторе, что ограничивает диапазон сканирования частоты существующих контуров сдвига частоты (ПСЛ). Здесь мы представляем каскадный подход, который устраняет это основное ограничение. Последовательно соединяя несколько FSL с разными частотными сдвигами, мы можем значительно увеличить доступный диапазон сканирования. Мы представляем моделирование, показывающее потенциал этого подхода для обеспечения сканирования в диапазонах до 1 ТГц — десятикратное увеличение по сравнению с современным уровнем техники. Экспериментально мы построили пару каскадных FSL, способных сканировать диапазон 200 ГГц с шагом 100 МГц за 10 мс, и использовали эту платформу для проведения спектроскопических измерений поглощения ячейки H13C14N. За счет увеличения рабочей полосы пропускания FSL каскадный подход, представленный в этой работе, может позволить реализовать новые приложения, требующие точного и высокоскоростного сканирования частоты.
Лазеры с перестраиваемой частотой необходимы для различных приложений, включая абсорбционную спектроскопию, определение дальности, лидар и определение характеристик фотонных устройств. Хотя перестраиваемые лазеры значительно продвинулись за последние годы1, получение высокоскоростной настройки частоты с постоянным размером шага остается проблемой, и многие системы лазерного сканирования полагаются на обширную калибровку или мониторинг на месте для компенсации нелинейностей в частоте сканируемого лазера2,3. Альтернативный подход заключается во внешней модуляции лазера непрерывного действия (CW) с фиксированной частотой. Однако этот подход обычно ограничивается настройкой в скромных диапазонах частот из-за ограниченной полосы пропускания оптических модуляторов и требований к высокоскоростной электронике привода. Контуры сдвига частоты (FSL) представляют собой привлекательную альтернативу, накапливая большие сдвиги частоты за счет рециркуляции света через один модулятор 10 или 100 раз4.
Контуры сдвига частоты обычно состоят из оптоволоконного кольцевого резонатора, содержащего модулятор сдвига частоты, усилитель, который используется для компенсации потерь, и полосовой фильтр, используемый для подавления усиленного спонтанного излучения (ASE). После каждого прохождения цикла свет претерпевает дополнительный сдвиг частоты. FSL можно использовать для создания гребенки оптических частот путем заполнения ее CW-светом5. С другой стороны, если импульсный свет подключен к FSL, его можно использовать для генерации последовательности импульсов, равномерно распределенных по времени и частоте6. Это обеспечивает точное и высокоскоростное сканирование частоты с помощью модулятора и приводной электроники с относительно узкой полосой пропускания. Эти особенности привели к использованию FSL в широком спектре приложений, включая абсорбционную спектроскопию7,8,9, гребенку оптических частот10, оптический анализ Фурье11, распределенное зондирование волокон12,13, генерацию сигналов произвольной формы14 и анализ радиочастотного спектра15. Основным недостатком FSL является то, что общая полоса пропускания ограничивается накоплением ASE из-за продолжающегося усиления света в контуре. В результате полоса пропускания FSL обычно ограничивается несколькими десятками ГГц (насколько нам известно, самая широкая полоса частот FSL охватывает 100 ГГц16), прежде чем ASE начнет доминировать.
В этой работе мы представляем каскадную архитектуру FSL, способную значительно увеличить диапазон сканирования частоты и количество генерируемых шагов частоты, прежде чем ASE начнет доминировать. Мы показываем, что объединение начальной FSL с меньшими шагами по частоте, а затем второй FSL с большими шагами по частоте, позволяет нам значительно увеличить диапазон сканирования, минимизируя при этом нарастание ASE. Мы представляем результаты моделирования, показывающие, что правильно спроектированная каскадная FSL может обеспечить сканирование на частоте более 1 ТГц до того, как ASE начнет доминировать. В качестве первоначальной демонстрации мы построили каскадную FSL, способную генерировать 2000 импульсов с шагом 100 МГц в общем диапазоне 200 ГГц, и использовали систему для проведения спектроскопических измерений поглощения ячейки H13C14N. Предоставляя метод увеличения диапазона сканирования FSL, эта работа расширит возможности применения этого мощного подхода к высокоскоростному сканированию частот.
7 dB. (b) Simulated SNR for a single FSL designed to generate pulse trains with 100 MHz spacing across 50 to 200 GHz. The single FSL can only generate a pulse train covering ~ 100 GHz with SNR > 0 dB./p>