ИССЛЕДОВАНИЕ СХЕМЫ УДВОЕНИЯ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ СВЕРХКОРОТКИХ СВЕТОВЫХ ИМПУЛЬСОВ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ВЫБОРКИ АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ ФОТОННЫХ СИСТЕМ

Рассмотрена и экспериментально испытана система удвоения частоты следования коротких оптических импульсов лазера в режиме синхронизации мод, предназначенная для формирования последовательности выборки в аналого-цифровых фотонных системах. Основной идеей умножения частоты следования оптических импульсов является разделение исходной импульсной последовательности, а затем относительная временная задержка разделенных сигналов и их сложение. Разделение и сложение могут осуществляется разветвителями либо демультисплексорами.  Представлено аналитическое описание зависимости временной задержки в плечах на сигнал и спектр, полученной в ходе фотодектирования сформированной последовательности. Величина задержки между импульсами регулируется таким образом, чтобы минимизировать нежелательные спектральные составляющие на кратных частоте повторений лазера частотах в СВЧ-спектре фотодетектированной последовательности; в работе минимизировались члены нечетного порядка. Показано, что на максимальную точность предложенного метода также влияет различие мощности складываемых импульсов. В ходе сопоставления полученных в экспериментах данных с результатами численного моделирования удалось достичь точности рассогласования во времени между каналами не более 100 фемтосекунд, а по мощности – не более 1 %. Апертурная ошибка, вычисленная по результатам измерения фазовых шумов, составила 10.2 фемтосекунды.

1. Valley G.C. Photonic analog-to-digital converters // Opt. Express, 2007. V. 15. No. 5. P. 1995.

2. McKinney J.D., Williams K.J. Sampled analog optical links // IEEE Trans. Microw. TheoryTechn., 2009. V. 57. № 8. P. 2093.

3. Стариков Р.С. Фотонные АЦП // Успехи совр. радиоэлектроники. 2015. № 2. С. 3.

4. Starikov R.S. Photonic sampled ADC’s: state of the art // Proceedings of SPIE, 2016. V. 10176. Р. 1017618.

5. Esman D.J., Wiberg A.O.J., Alic, N., Radic S. Highly Linear Broadband Photonic-Assisted Q-Band ADC // J. Light. Technol., 2015. V. 33. P. 2256.

6. Cruz P.E.D., Alves T.M.F. Cartaxo A.V.T. Performance Evaluation of Wavelength Division Multiplexing Photonic Analogue-to-Digital Converters for High-Resolution Radar Systems// Optics and Photonics Journal, 2019. V. 9. P. 219.

7. Xu Y., Li S., Xue X., Xiao X., Zheng X., Zhou B. An interleaved broadband photonic ADC immune to channel mismatches capable for high-speed radar imaging // IEEE Photon. J., 2019. V. 11. № 4. Art. № 5502009.

8. Mehta N. et al. An Optically Sampled ADC in 3D Integrated Silicon-Photonics/65nm CMOS// 2020 IEEE Symposium on VLSI Technology, Honolulu, HI, USA, 2020. P. 1.

9. Дадашев М.С., Земцов Д.С., Злоказов Е.Ю., Небавский В.А., Осипов В.Г., Павлов П.А., Романов А.С., Стариков Р.С., Хафизов И.Ж. 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.

10. Li Z., Wang X., Zhang Y. et al. Photonic sampling analog-to-digital conversion based on time and wavelength interleaved ultra-short optical pulse train generated by using monolithic integrated LNOI intensity and phase modulator // Opt Express, 2022. V. 30(16). P. 29611.

11. Citrin D.S. Photonic Sampling Analog-to-Digital Conversion With Read-In Timing Jitter // IEEE Transactions on Communications, 2022. V. 70. № 1. P. 445.

12. Земцов Д.С., Злоказов Е.Ю., Небавский В.А., Стариков Р.С., Хафизов И.Ж. Формирование мультиспектральной последовательности выборки в аналоговом оптическом тракте: возможность автоматизации с помощью цифровой обратной связи // Измерительная техника, 2023. T. 6. C. 34.