doi: 10.17586/2226-1494-2022-22-5-866-872


УДК 535.015

Уменьшение влияния амплитудных искажений LiNbO3 фазового модулятора на сигнал волоконно-оптического гироскопа за счет применения дополнительной модуляции 

Востриков Е.В., Умнова А.В., Алейник А.С., Погудин Г.К., Стригалев В.Е., Мешковский И.К.


Читать статью полностью 
Язык статьи - русский

Ссылка для цитирования:
Востриков Е.В., Умнова А.В., Алейник А.С., Погудин Г.К., Стригалев В.Е., Мешковский И.К. Уменьшение влияния амплитудных искажений LiNbO3 фазового модулятора на сигнал волоконно-оптического гироскопа за счет применения дополнительной модуляции // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2022. Т. 22, № 5. С. 866–872. doi: 10.17586/2226-1494-2022-22-5-866-872


Аннотация
Предмет исследования. Паразитная амплитудная модуляция оптического сигнала в фазовом модуляторе — один из факторов, ограничивающих точность высокочувствительных волоконно-оптических датчиков. Волоконно-оптический гироскоп — датчик угловой скорости, чувствительность которого составляет менее 0,001 °/ч. Изменение интенсивности оптического излучения при прохождении через фазовый модулятор приводит к возникновению ложного сигнала рассогласования в интерферометре Саньяка, что вносит ошибку в сигнал угловой скорости. Способы подавления паразитной амплитудной модуляции основаны на уменьшении отражений в местах стыковки оптических волокон, изготовлении поглощающих канавок для блокировки оптического излучения от нижней грани фазового модулятора и алгоритмических способов компенсации. Метод. Представлен новый метод уменьшения влияния паразитной амплитудной модуляции LiNbO3 фазового модулятора на сигнал волоконно-оптического гироскопа. Особенность метода — применение дополнительной модуляции дифференциальным сигналом с равномерным распределением амплитуд в диапазоне рабочих напряжений фазового модулятора. Основные результаты. Предложенный метод позволяет уменьшить влияние паразитной амплитудной модуляции фазового модулятора многофункциональной интегрально-оптической схемы на сигнал волоконно-оптического гироскопа более чем в три раза. Для этого применена дополнительная модуляция треугольным сигналом с частотой f = 200,09 МГц и мощностью P = 36 дБм. Практическая значимость. Разработанный метод может использоваться для повышения точностных характеристик волоконно-оптических гироскопов. Кроме того, метод может быть применим и к другим волоконно-оптическим датчикам, в которых использованы фазовые модуляторы на основе кристалла ниобата лития. Работа может быть интересна специалистам в области высокочувствительных волоконно-оптических датчиков, волоконной и интегральной оптики.

Ключевые слова: паразитная амплитудная модуляция, фазовый модулятор, волоконно-оптический гироскоп, ниобат лития, модуляция

Благодарности. Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, Госзадание № 2019-0923.

Список литературы
  1. Wei L., Tjin S.C. Special issue «Fiber optic sensors and applications»: An overview // Sensors. 2020. V. 20. N 12. P. 3400. https://doi.org/10.3390/s20123400
  2. Волоконно-оптические датчики / под ред. Э.Удда. М.: Техносфера, 2008.520 с.
  3. Lefevre H.C. The Fiber-Optic Gyroscope. Boston: Artech House, 2014. 391 p.
  4. Lefevre H.C., Martin P., Morisse J., Simonpietri P., Vivenot P., Arditti H.J. High-dynamic-range fiber gyro with all-digital signal processing // Proceedings of SPIE. 1991. V. 1367. P. 72–80. https://doi.org/10.1117/12.24730
  5. Новиков А.В. Принцип работы волоконно-оптического гироскопа // Гео-Сибирь. 2006. Т. 4.С. 72–75 [Электронныйресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/printsip-raboty-volokonno-opticheskogo-giroskopa (дата обращения: 15.03.2022).
  6. Wang D., Sheng F. Residuary intensity modulation of the phase modulator in IFOG and its measurement // Guangdian Gongcheng/Opto-Electronic Engineering. 2007. V. 34. N 7. P. 26–29.
  7. Wang W., Wang J. Study of modulation phase drift in an interferometric fiber optic gyroscope // Optical Engineering. 2010. V. 49. N 11. P. 114401. https://doi.org/10.1117/1.3509360
  8. Погорелая Д.А. Исследование влияния фазовых и амплитудных искажений оптического сигнала в электрооптическом модуляторе на точностные характеристики волоконно-оптического гироскопа: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук: 05.11.01. СПб.:Университет ИТМО, 2019. 155 с.
  9. Ishibashi C., Ye J., Hall J.L. Analysis/reduction of residual amplitude modulation in phase/frequency modulation by an EOM // Proc. of the Summaries of Papers Presented at the Quantum Electronics and Laser Science Conference. 2002. P. 91–92. https://doi.org/10.1109/QELS.2002.1031144
  10. Петров В.М., Шамрай А.В. СВЧ интегрально-оптические модуляторы. Теория и практика: учебное пособие. СПб.: Университет ИТМО, 2021. 225 с.
  11. Mondain F., Brunel F., Hua X., Gouzien E., Zavatta A., Lunghi T., Doutre F., De Micheli M.P., Tanzilli S., D’Auria V. Photorefractive effect in LiNbO3-based integrated-optical circuits for continuous variable experiments // Optics Express. 2020. V. 28. N 16. P. 23176–23188.https://doi.org/10.1364/OE.399841
  12. Аксарин С.М., Смирнова А.В., Шулепов В.А., Парфенов П.С., Стригалев В.Е., Мешковский И.К. Исследование пироэлектрического спонтанного переключения доменов в межэлектродном зазоре фазового модулятора на основе титан-диффузионных волноводов в кристаллах ниобата лития // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.2021. Т. 21.№ 3.С. 361–373.https://doi.org/10.17586/2226-1494-2021-21-3-361-373
  13. Кузнецов В.Н., Литвинов Е.В., Востриков Е.В., Дейнека И.Г. Вспомогательный генератор сигнала произвольной формы для волоконно-оптического гироскопа // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2022. Т. 22. № 2. С. 302–307. https://doi.org/10.17586/2226-1494-2022-22-2-302-307
  14. Vázquez C., Vargas E.S., Sanchez Pena J.M. Sagnac loop in ring resonators for tunable optical filters // Journal of Lightwave Technology. 2005. V. 23. N 8. P. 2555–2567. https://doi.org/10.1109/JLT.2005.850793
  15. Chan E.H.W., Minasian R.A. Widely tunable, high-FSR, coherence-free microwave photonic notch filter // Journal of Lightwave Technology. 2008. V. 26. N 8. P. 922–927. https://doi.org/10.1109/JLT.2007.912529


Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License
Информация 2001-2022 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика