Функциональное гибкое измерение частоты с помощью фотоники на основе комбинации вынужденного рассеяния Мандельштама–Бриллюэна и интерферометра

Маха–Цендера Л. Хуан, Ю. Ли, Ш. Чжао, Т. Линь, С. Ли, Г. Ван, Ц. Чжу

  • Information and Navigation College, Air Force Engineering University, China
Аннотация: Предложено функционально гибкое измерение частоты с помощью фотоники. Благодаря поляризационному мультиплексированию оптоэлектрическое преобразование можно осуществить в одном оптическом канале, что придает системе стабильность и компактность. Более того, на основе специально разработанного функционального модуля грубого/точного измерения частоты (Г/ТИЧ) можно в грубом режиме обеспечить широкий диапазон покрытия, умеренную точность и быстроту срабатывания при измерении частоты в приемнике радиолокационного обнаружения (ПРО), а точный режим использовать в приемнике электронного противодействия (ПЭП). Результаты моделирования показывают, что строго монотонную функцию сравнения амплитуд (ФСА) можно построить на основе структуры интерферометра Маха–Цендера для отображения частоты сигнала. В диапазоне частот 1–31 ГГц достигнутая ошибка измерения не превышает 0.2 ГГц. Результаты такого грубого измерения могут быть использованы при радиолокационном обнаружении. На основе полученных результатов точное измерение частоты реализуется с использованием вынужденного рассеяния Мандельштама–Бриллюэна, при этом точность измерения будет выше 20 МГц. Отметим, что модуль Г/ТИЧ состоит из чисто пассивных устройств, что улучшает интеграционные свойства системы.
Ключевые слова: измерение частоты в микроволновом диапазоне, микроволновая фотоника, интерферометр Маха–Цендера, вынужденное рассеяние Мандельштама–Бриллюэна
Поступила в редакцию: 28.07.2021
Исправленный вариант: 22.09.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:12, 1135–1143
Образец цитирования: Л. Хуан, Ю. Ли, Ш. Чжао, Т. Линь, С. Ли, Г. Ван, Ц. Чжу, “Функциональное гибкое измерение частоты с помощью фотоники на основе комбинации вынужденного рассеяния Мандельштама–Бриллюэна и интерферометра Маха–Цендера”, Квантовая электроника, 51:12 (2021), 1135–1143 [Quantum Electron., 51:12 (2021), 1135–1143]

Скачать (.pdf)

Электромагнитно-индуцированная прозрачность при фазовой модуляции взаимодействующих излучений

О. М. Паршков

  • Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю.А.
Аннотация: Приведены результаты аналитического и численного анализа процесса эволюции импульсов пробного излучения наносекундной длительности при электромагнитно-индуцированной прозрачности в Λ-схеме вырожденных квантовых переходов. Предполагается, что пробное и управляющие поля на входе в активную среду эллиптически поляризованы и одно из них обладает фазовой модуляцией. Аналитически показано, что в среде пробное излучение является суммой двух нормальных мод, распространяющихся независимо друг от друга. Поскольку групповые скорости импульсов нормальных мод различны, входящий в среду одиночный импульс пробного излучения распадается внутри среды на отдельные импульсы, каждый из которых переносит энергию одной из нормальных мод. Численное моделирование показало, что при достаточно большой фазовой модуляции нормальные моды, интенсивность которых на входной поверхности описывается колоколообразной кривой, в среде превращаются в цуги субимпульсов. Фазовая модуляция входного поля практически не влияет на групповые скорости распространения нормальных мод, но снижает прозрачность среды для пробного излучения.
Ключевые слова: электромагнитно-индуцированная прозрачность, фазовая модуляция, нормальные моды.
Поступила в редакцию: 21.09.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:12, 1127–1134
Образец цитирования: О. М. Паршков, “Электромагнитно-индуцированная прозрачность при фазовой модуляции взаимодействующих излучений”, Квантовая электроника, 51:12 (2021), 1127–1134 [Quantum Electron., 51:12 (2021), 1127–1134]

Скачать (.pdf)

Особенности расходимости лазерных пучков с угловым моментом

В. Г. Низьев, А. Нестеров-Мюллер

  • Институт проблем лазерных и информационных технологий – филиал ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН, г. Шатуpа Московской обл.
  • Karlsruhe Institute of Technology, Eggenstein-Leopoldshafen
Аннотация: Исследованы физические особенности расходимости лазерных пучков с угловым моментом. Такие пучки представлены в виде когерентной суперпозиции двух мод без углового момента. Используются аналитические формулы, удовлетворяющие уравнениям Максвелла для всех компонент электрического и магнитного полей начальных мод. Это позволяет описать суперпозицию мод в терминах компонент вектора Умова–Пойнтинга. Продемонстрирована взаимосвязь расходимости пучка и его углового момента, обусловленная зависимостью радиальной и азимутальной компонент вектора Умова–Пойнтинга от продольных компонент полей. Анализ компонент данного вектора проводился для кольцевого пучка, полученного с помощью суперпозиции азимутально и радиально поляризованных мод при различных фазовых сдвигах между ними. Согласно этому анализу пучки, имеющие угловой момент, могут распространяться без расходимости. Обсуждается метод генерации таких пучков.
Ключевые слова: расходимость лазерных пучков, лазерные моды с угловым моментом, радиально и азимутально поляризованные моды.
Поступила в редакцию: 24.09.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:12, 1122–1126
Образец цитирования: В. Г. Низьев, А. Нестеров-Мюллер, “Особенности расходимости лазерных пучков с угловым моментом”, Квантовая электроника, 51:12 (2021), 1122–1126 [Quantum Electron., 51:12 (2021), 1122–1126]

Скачать (.pdf)

Нейронная сеть для вычисления прямого и обратного нелинейного преобразования Фурье

Е. В. Седов, И. С. Чеховской, Я. Е. Прилепский

  • Новосибирский государственный университет
  • Aston Institute of Photonic Technologies, Aston University, Birmingham, UK
Аннотация: Предложена архитектура нейронной сети, позволяющей прогнозировать непрерывный нелинейный спектр оптических сигналов и выполнять обратное нелинейное преобразование Фурье (NFT) для модуляции сигнала. Среднее значение относительной ошибки предсказания непрерывного спектра нейронной сетью при вычислении прямого NFT составило 2.68 × 103, а среднее значение относительной ошибки предсказания сигнала для обратного преобразования – 1.62 × 104.
Ключевые слова: нелинейное уравнение Шрёдингера, метод обратной задачи рассеяния, задача Захарова–Шабата, нелинейное преобразование Фурье, нейронные сети, машинное обучение
Поступила в редакцию: 26.10.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:12, 1118–1121
Образец цитирования: Е. В. Седов, И. С. Чеховской, Я. Е. Прилепский, “Нейронная сеть для вычисления прямого и обратного нелинейного преобразования Фурье”, Квантовая электроника, 51:12 (2021), 1118–1121 [Quantum Electron., 51:12 (2021), 1118–1121]

Скачать (.pdf)

Влияние диаметра световода на характеристики сенсоров на основе наклонных волоконных брэгговских решеток

К. А. Томышев, Е. И. Долженко, О. В. Бутов

  • Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН, г. Москва
Аннотация: Настоящая работа посвящена изучению влияния диаметра световода на точность и разрешение волоконных сенсоров показателя преломления на основе наклонных брэгговских решеток – ключевого элемента, с использованием которого разрабатываются высокоточные волоконные сенсоры параметров внешней среды. Для сравнительного анализа использовался один из универсальных алгоритмов обработки, основанный на анализе спектральных огибающих. Показано, что точность работы датчиков падает с уменьшением диаметра оболочки световода. В то же время увеличение диаметра ведет к уменьшению контраста спектральной картины, что осложняет создание высокоэффективных сенсорных элементов.
Ключевые слова: наклонные волоконные брэгговские решетки, волоконные сенсоры, математическая обработка.
Поступила в редакцию: 26.10.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:12, 1113–1117
Образец цитирования: К. А. Томышев, Е. И. Долженко, О. В. Бутов, “Влияние диаметра световода на характеристики сенсоров на основе наклонных волоконных брэгговских решеток”, Квантовая электроника, 51:12 (2021), 1113–1117 [Quantum Electron., 51:12 (2021), 1113–1117]

Скачать (.pdf)

Искажение формы рефлектограммы в распределенных волоконных системах при наличии спонтанного шума в зондирующем излучении

Н. И. Калмыков, Д. А. Коваленко, И. А. Лобач, С. И. Каблуков

  • Институт автоматики и электрометрии СО РАН, г. Новосибирск
  • ООО «СибСенсор», г. Новосибирск
Аннотация: Исследовано влияние шума, вызванного спонтанным излучением, в зондирующем импульсном излучении на искажение форм рефлектограмм в распределенном датчике температуры на основе комбинационного рассеяния света. Поскольку доля спонтанного излучения, выходящего из используемого эрбиевого усилителя, может достигать 50% от полной мощности, это приводит к отклонениям рефлектограмм в датчике температуры от теоретической экспоненциальной зависимости и, в итоге, может давать ошибку измерения температуры в несколько градусов. Фильтрация излучения модулятором амплитуды позволяет уменьшить эти отклонения. Проведены теоретическое и экспериментальное исследования влияния спонтанного излучения на рефлектограммы.
Ключевые слова: распределенный датчик температуры, комбинационное рассеяние света, спонтанное излучение, рефлектограмма, спектральная фильтрация.
Поступила в редакцию: 15.09.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:12, 1107–1112
Образец цитирования: Н. И. Калмыков, Д. А. Коваленко, И. А. Лобач, С. И. Каблуков, “Искажение формы рефлектограммы в распределенных волоконных системах при наличии спонтанного шума в зондирующем излучении”, Квантовая электроника, 51:12 (2021), 1107–1112 [Quantum Electron., 51:12 (2021), 1107–1112]

Скачать (.pdf)

Оптические волокна с массивом волоконных брэгговских решеток для сенсорных систем и случайных лазеров

С. М. Попов, О. В. Бутов, А. О. Колосовский, В. В. Волошин, И. Л. Воробьёв, В. А. Исаев, Д. В. Ряховский, М. Ю. Вяткин, А. А. Рыбалтовский, А. А. Фотиади, Ли Ся, Чжоин Ван, Д. С. Липатов, Ю. К. Чаморовский

  • Фрязинский филиал Института радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН
  • Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН, г. Москва
  • University of Mons, Belgium
  • Ульяновский государственный университет
  • Huazhong University, China
  • Институт химии высокочистых веществ РАН им. Г. Г. Девятых, г. Нижний Новгород
Аннотация: Представлены последние результаты работы коллектива Института радиотехники и электроники им. В.А.Котельникова РАН по записи протяжённых массивов волоконных брэгговских решёток (ВБР) в процессе вытяжки световода. Рассмотрены свойства таких структур, а также приведены примеры их применения в сенсорной системе СВЧ мультиплексирования сигнала высокой плотности и в качестве основы для изготовления одночастотных волоконных лазеров. Исследованы оптические и лазерные характеристики массивов ВБР, записанных с помощью лазерного УФ излучения с длиной волны 248 нм как в стандартных одномодовых телекоммуникационных световодах типа SMF-28, так и в активных световодах с сердцевиной, легированной ионами эрбия.
Ключевые слова: массивы волоконных брэгговских решёток, оптические сенсоры, СВЧ демодуляция, активные оптические волокна, волоконные лазеры.
Поступила в редакцию: 26.10.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:12, 1101–1106
Образец цитирования: С. М. Попов, О. В. Бутов, А. О. Колосовский, В. В. Волошин, И. Л. Воробьёв, В. А. Исаев, Д. В. Ряховский, М. Ю. Вяткин, А. А. Рыбалтовский, А. А. Фотиади, Ли Ся, Чжоин Ван, Д. С. Липатов, Ю. К. Чаморовский, “Оптические волокна с массивом волоконных брэгговских решеток для сенсорных систем и случайных лазеров”, Квантовая электроника, 51:12 (2021), 1101–1106 [Quantum Electron., 51:12 (2021), 1101–1106]

Скачать (.pdf)

Чувствительный элемент датчика изгиба на многосердцевинном световоде с внутриволоконными интерферометрами Фабри–Перо

О. Н. Егорова, С. Г. Журавлев, В. И. Пустовой, С. Л. Семёнов

  • Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, г. Москва
  • Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Научный центр волоконной оптики РАН, г. Москва
Аннотация: Предложен новый тип чувствительного элемента датчика направления и величины изгиба, основанный на внутриволоконных интерферометрах Фабри–Перо в сердцевинах многосердцевинного оптического волокна. Измеренная чувствительность к величине радиуса изгиба составила 81 пм/м-1. Установлено, что эта чувствительность может быть увеличена за счет использования световодов, образующих предложенный чувствительный элемент, с разными диаметрами.
Ключевые слова: интерферометр Фабри–Перо, датчик изгиба, многосердцевинное оптическое волокно.
Поступила в редакцию: 26.10.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:12, 1096–1100
Образец цитирования: О. Н. Егорова, С. Г. Журавлев, В. И. Пустовой, С. Л. Семёнов, “Чувствительный элемент датчика изгиба на многосердцевинном световоде с внутриволоконными интерферометрами Фабри–Перо”, Квантовая электроника, 51:12 (2021), 1096–1100 [Quantum Electron., 51:12 (2021), 1096–1100]

Скачать (.pdf)

Исследование пространственных характеристик выходного пучка каскадного ВКР-лазера с многомодовой диодной накачкой

А. Г. Кузнецов, С. И. Каблуков, Е. В. Подивилов, С. А. Бабин

  • Институт автоматики и электрометрии СО РАН, г. Новосибирск
  • Новосибирский государственный университет
Аннотация: Исследованы пространственные характеристики выходного пучка каскадного ВКР-лазера с многомодовой накачкой. Измерены профили интенсивности пучков проходящего излучения накачки, а также 1-го и 2-го стоксовых порядков ВКР-генерации в двух различных конфигурациях лазеров: в классическом лазере с двумя парами отражателей и в схеме с полуоткрытм резонатором для 2-го стоксова порядка. Показано, что динамика изменений профилей интенсивности пучков излучения в двух рассматриваемых резонаторах существенно различается. Полученные данные для профилей пучков анализируются совместно с мощностными характеристиками каскадного ВКР-лазера в рамках балансной модели взаимодействия излучения накачки и стоксовых компонент ВКР.
Ключевые слова: ВКР-генерация, многомодовый градиентный световод, волоконные брэгговские решетки, балансная модель.
Поступила в редакцию: 26.10.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:12, 1090–1095
Образец цитирования: А. Г. Кузнецов, С. И. Каблуков, Е. В. Подивилов, С. А. Бабин, “Исследование пространственных характеристик выходного пучка каскадного ВКР-лазера с многомодовой диодной накачкой”, Квантовая электроника, 51:12 (2021), 1090–1095 [Quantum Electron., 51:12 (2021), 1090–1095]

Скачать (.pdf)

Полностью стеклянные одномодовые микроструктурированные волоконные световоды с сердцевиной большого диаметра и малыми изгибными потерями

А. Н. Денисов, С. Л. Семёнов

  • Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Научный центр волоконной оптики им. Е.М.Дианова, г. Москва
Аннотация: Приведены результаты теоретических исследований полностью стеклянных микроструктурированных волоконных световодов (МВС) с сердцевиной диаметром 20 мкм, содержащих два слоя круглых элементов из легированного фтором кварцевого стекла с пониженным показателем преломления, имеющих разные диаметры и различные расстояния между собой. Численный анализ свойств этих МВС проводился с использованием метода конечных элементов. Рассчитаны потери на вытекание фундаментальных и высших мод в спектральном диапазоне 0.75–1.65 мкм для прямых и изогнутых МВС. Показано, что рассмотренный дизайн МВС позволяет получить одномодовый режим излучения в диапазоне 0.98–1.26 мкм при радиусе изгиба до 0.08 м, при этом потери на вытекание для изогнутого МВС на длине волны 1,05 мкм составляют 0.046 дБ/м.
Ключевые слова: микроструктурированные волоконные световоды, одномодовые волоконные световоды, световоды с большим полем моды, метод конечных элементов.
Поступила в редакцию: 26.10.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:12, 1081–1089
Образец цитирования: А. Н. Денисов, С. Л. Семёнов, “Полностью стеклянные одномодовые микроструктурированные волоконные световоды с сердцевиной большого диаметра и малыми изгибными потерями”, Квантовая электроника, 51:12 (2021), 1081–1089 [Quantum Electron., 51:12 (2021), 1081–1089]

Скачать (.pdf)