RU2768764C1

RU2768764C1 - Device for transmitting analogue electrical signal via focl

Info

Publication number: RU2768764C1
Application number: RU2020139871A
Authority: RU
Inventors: Кирилл Евгеньевич Коротков; Николай Георгиевич Игнатьев; Илья Николаевич Москаленко; Ирина Алексеевна Субботина; Дамир Эркинович Эргашев
Priority date: 2019-12-13
Filing date: 2019-12-13
Publication date: 2022-03-24

Abstract

FIELD: communication technology.

SUBSTANCE: invention relates to communication technology; it can be used in multichannel systems for transmitting analogue signals via fiber-optic communication lines (hereinafter – FOCL). The device for transmitting an analogue signal contains a laser module, an optical output of which is connected through input single-mode fiber to an optical input of an electrooptical intensity modulator according to the scheme of the Mach-Zander (hereinafter – MZM) interferometer, a controller connected to electrodes of MZM shift, a source of high-frequency information electrical signal connected to an electrical signal input of MZM.

EFFECT: increase in the quality of received signal due to limiting the illumination time of the optical radiation receiver during continuous adjustment and control of the position of MZM operation point.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к системам передачи аналоговых сигналов микро-, наносекундного временного диапазона по волоконно-оптическим линиям связи (ВОЛС) с использованием внешней модуляции излучения и может быть использовано в многоканальных системах.The invention relates to systems for transmitting analog signals of micro-, nanosecond time range over fiber-optic communication lines (FOCL) using external radiation modulation and can be used in multi-channel systems.

Для преобразования электрического сигнала в модуляцию параметров оптического излучения, передаваемого по ВОЛС, возможно использовать электрооптические модуляторы по схеме интерферометра Маха-Цендера (далее по тексту ММЦ).To convert an electrical signal into modulation of the parameters of optical radiation transmitted via FOCL, it is possible to use electro-optical modulators according to the Mach-Zehnder interferometer scheme (hereinafter referred to as MMC).

Функция пропускания ММЦ (зависимость пропускания модулятора от приложенного к электрическому сигнальному входу напряжения) по форме близка к синусоидальной. Поэтому при передаче аналоговых сигналов с использованием таких модуляторов для восстановления формы передаваемого сигнала необходимо знать как функцию пропускания (заранее определенную), так и рабочую точку модулятора (пропускание модулятора при отсутствии напряжения на электрическом сигнальном входе). Изменение интенсивности на выходе модулятора при подаче сигнала на электрический сигнальный вход модулятора зависит от положения рабочей точки модулятора. Дрейф рабочей точки (изменение пропускания модулятора с течением времени при отсутствии напряжения на электрическом сигнальном входе модулятора) вызван тепловыми процессами в модуляторе (поглощение лазерного излучения в модуляторе, изменение температуры модулятора и т.д.), поэтому требуется постоянный контроль и стабилизация рабочей точки. В качестве рабочей точки чаще всего выбирают минимум, максимум или середину склона функции пропускания модулятора, так как эти точки наиболее просто поддаются настройке и контролю при помощи специализированных устройств (контроллеров рабочей точки). Точность установки рабочей точки при работе контроллера рабочей точки пропорциональна времени наличия постоянного оптического излучения на оптическом входе ММЦ. При передаче сигналов микро-, наносекундного диапазона длительность сигнала существенно меньше времени наличия постоянного оптического излучения на оптическом входе ММЦ, необходимом для настройки рабочей точки.The transmission function of the MMC (the dependence of the transmission of the modulator on the voltage applied to the electrical signal input) is close to sinusoidal in shape. Therefore, when transmitting analog signals using such modulators, in order to restore the shape of the transmitted signal, it is necessary to know both the transmission function (predetermined) and the operating point of the modulator (transmission of the modulator in the absence of voltage at the electrical signal input). The change in intensity at the output of the modulator when a signal is applied to the electrical signal input of the modulator depends on the position of the operating point of the modulator. The operating point drift (change in the modulator transmission over time in the absence of voltage at the electrical signal input of the modulator) is caused by thermal processes in the modulator (absorption of laser radiation in the modulator, changes in the temperature of the modulator, etc.), therefore, constant monitoring and stabilization of the operating point is required. The minimum, maximum, or mid-slope of the modulator transmission function is most often chosen as the operating point, since these points are most easily tuned and controlled using specialized devices (operating point controllers). The accuracy of setting the operating point during the operation of the operating point controller is proportional to the time of the presence of constant optical radiation at the optical input of the MMC. When transmitting signals in the micro-, nanosecond range, the signal duration is significantly less than the time of the presence of constant optical radiation at the optical input of the MMC, which is necessary to adjust the operating point.

Для ограничения времени засветки приемника оптического излучения из непрерывного излучения одного или нескольких лазерных модулей (источников излучения) с использованием акустооптических модуляторов и генераторов высокочастотного сигнала для акустооптических модуляторов формируются импульсы с плоской вершиной. Время начала формирования импульса с плоской вершиной и его длительность определяют начало и длительность регистрации передаваемого (информационного) электрического сигнала, поступающего на сигнальный вход ММЦ.To limit the exposure time of the optical radiation receiver, flat-top pulses are formed from the continuous radiation of one or several laser modules (radiation sources) using acousto-optic modulators and high-frequency signal generators for acousto-optic modulators. The time of the beginning of the formation of a pulse with a flat top and its duration determine the beginning and duration of the registration of the transmitted (information) electrical signal arriving at the signal input of the MMC.

Ограничение времени засветки приемника оптического излучения при постоянном контроле рабочей точки ММЦ основано на использовании акустооптического модулятора, установленного после ММЦ, при этом на оптический вход ММЦ подается постоянный уровень оптического излучения от лазерного модуля, используемого для передачи информационного сигнала, что необходимо для работы контроллера рабочей точки, а длительность засветки приемника оптического излучения ограничивается акустооптическим модулятором и генератором высокочастотного сигнала для акустооптического модулятора. Метод также применим при многоканальной (N>1) передаче сигнала, при этом ограничение времени засветки приемника оптического излучения для каждого канала передачи производится аналогичным способом.Limiting the exposure time of the optical radiation receiver with constant monitoring of the operating point of the MMC is based on the use of an acousto-optic modulator installed after the MMC, while the optical input of the MMC is supplied with a constant level of optical radiation from the laser module used to transmit the information signal, which is necessary for the operation of the operating point controller , and the duration of illumination of the optical radiation receiver is limited by the acousto-optic modulator and the high-frequency signal generator for the acousto-optic modulator. The method is also applicable for multichannel (N>1) signal transmission, while limiting the exposure time of the optical radiation receiver for each transmission channel is performed in a similar way.

Известна система передачи аналогового сигнала по ВОЛС, в которой задание и контроль рабочей точки ММЦ осуществляется при помощи специализированных устройств - контроллеров рабочей точки и дополнительного источника оптического излучения, где для настройки и стабилизации рабочей точки модуляторов используется непрерывное излучение лазерного диода (LD1) и контроллер рабочей точки, а для передачи информационного сигнала используется излучение лазерного диода (LD3) с другой длиной волны. Для разделения излучений диодов используется WDM-разветвитель. Для формирования оптического импульса с плоской вершиной и ограничения времени засветки приемника оптического излучения излучением лазерного диода LD3 используется акустооптический модулятор (АОМ2), установленный перед ММЦ (MZ3). Для восстановления сигнала используется заранее определенная функция пропускания ММЦ. Limin Ji «А Novel Electro-Optic Measurement System using Multiple Wavelengths» Submitted in Partial Fulfillment of the Requirement for the Degree Doctor of Philosophy, University of Rochester Rochester, New York 2011, стр. 58-64.A known system for transmitting an analog signal over a fiber optic line, in which the setting and control of the operating point of the MMC is carried out using specialized devices - operating point controllers and an additional source of optical radiation, where continuous laser diode radiation (LD1) and the operating point controller are used to adjust and stabilize the operating point of the modulators. point, and for the transmission of the information signal, the radiation of a laser diode (LD3) with a different wavelength is used. A WDM splitter is used to separate the diode emissions. An acousto-optic modulator (AOM2) installed in front of the MMC (MZ3) is used to form an optical pulse with a flat top and limit the exposure time of the optical radiation receiver by the radiation of the laser diode LD3. A predetermined MMC pass function is used to reconstruct the signal. Limin Ji "A Novel Electro-Optic Measurement System using Multiple Wavelengths" Submitted in Partial Fulfillment of the Requirement for the Degree Doctor of Philosophy, University of Rochester Rochester, New York 2011, pp. 58-64.

Недостатком этой системы является необходимость использования отдельного источника оптического излучения (LD1) для настройки рабочей точки ММЦ контроллером рабочей точки и WDM-разветвителя для исключения подачи этого оптического излучения на вход приемника оптического излучения (фотодиода PD), что усложняет оптическую схему системы и увеличивает стоимость системы передачи.The disadvantage of this system is the need to use a separate source of optical radiation (LD1) to adjust the operating point of the MMC by the operating point controller and a WDM splitter to exclude the supply of this optical radiation to the input of the optical radiation receiver (PD photodiode), which complicates the optical design of the system and increases the cost of the system transmission.

Известна система передачи аналогового сигнала по ВОЛС, в которой задание и контроль рабочей точки модулятора осуществляется при помощи контроллера рабочей точки без использования дополнительного источника оптического излучения, где для настройки и стабилизации рабочей точки модулятора и передачи информационного сигнала используется излучение одного и того же лазерного диода. Из непрерывного излучения лазерного диода для ограничения времени засветки приемника оптического излучения при помощи акустооптического модулятора, установленного перед ММЦ, вырезаются три прямоугольных оптических импульса, первый используется для настройки рабочей точки модулятора интенсивности, далее напряжение на электродах смещения фиксируется, затем подается второй оптический импульс, на котором производится передача информационного сигнала, затем подается третий оптический импульс, на котором производится проверка положения рабочей точки. Для восстановления сигнала также используется заранее определенная функция пропускания модулятора интенсивности. W.R. Donaldson et al., «А single-shot, multiwavelength electro-optic data-acquisition system for inertial confinement fusion applications (invited)», Rev. Sci. Instrum. 83, 10D726 (2012).A system is known for transmitting an analog signal over a fiber optic line, in which the setting and control of the operating point of the modulator is carried out using the operating point controller without using an additional source of optical radiation, where radiation from the same laser diode is used to adjust and stabilize the operating point of the modulator and transmit the information signal. Three rectangular optical pulses are cut out from the continuous radiation of the laser diode to limit the exposure time of the optical radiation receiver using an acousto-optic modulator installed in front of the MMC, the first is used to adjust the operating point of the intensity modulator, then the voltage on the bias electrodes is fixed, then the second optical pulse is applied to which the information signal is transmitted, then a third optical pulse is applied, on which the position of the operating point is checked. A predetermined intensity modulator pass function is also used to reconstruct the signal. W.R. Donaldson et al., "A single-shot, multiwavelength electro-optic data-acquisition system for inertial confinement fusion applications (invited)", Rev. sci. Instrum. 83, 10D726 (2012).

Недостатками данной системы являются необходимость формирования трех прямоугольных оптических импульсов для проведения процедур настройки рабочей точки модулятора и передачи информационного сигнала, длительное время подготовки к передаче информационного сигнала, следствием чего являются усложнение процедуры передачи сигнала и увеличение стоимости системы передачи.The disadvantages of this system are the need to form three rectangular optical pulses to carry out procedures for setting the operating point of the modulator and transmitting the information signal, a long time to prepare for the transmission of the information signal, resulting in a complication of the signal transmission procedure and an increase in the cost of the transmission system.

Известна система передачи аналогового сигнала, содержащая лазерный диод, акустооптический модулятор, волоконный разветвитель, модуляторы Маха-Цандера, контролеры рабочей точки, одномодовый волоконный ответвитель, фотодиод, цифровой осциллограф, где для настройки и контроля положения рабочей точки модулятора используется контроллер рабочей точки, подающий на электроды сдвига модулятора биполярное пилообразное напряжение и по оптическому отклику на выходе модулятора настраивающий положение рабочей точки модулятора и производящий периодический контроль положения рабочей точки, а для ограничения времени засветки приемника оптического излучения используется акустооптический модулятор, установленный перед ММЦ. В.V. Beeman, et al., «Mach-Zehnder Detector System Issues and Enhancements for use on the NIF DANTE X-Ray Diagnostic», Proc. of SPIE Vol. 9211 92110E-1, doi: 10.1117/12.2063836. Прототип.An analog signal transmission system is known, containing a laser diode, an acousto-optic modulator, a fiber splitter, Mach-Zehnder modulators, operating point controllers, a single-mode fiber coupler, a photodiode, a digital oscilloscope, where an operating point controller is used to adjust and control the position of the operating point of the modulator. modulator shift electrodes bipolar sawtooth voltage and by optical response at the modulator output adjusts the position of the modulator operating point and periodically monitors the position of the operating point, and to limit the exposure time of the optical radiation receiver, an acousto-optic modulator is used, installed in front of the MMC. V.V. Beeman, et al., "Mach-Zehnder Detector System Issues and Enhancements for use on the NIF DANTE X-Ray Diagnostic", Proc. of SPIE Vol. 9211 92110E-1, doi: 10.1117/12.2063836. Prototype.

При использовании контроллеров рабочей точки с использованием вспомогательной частоты (принцип dither) для настройки рабочей точки модулятора требуется продолжительное время. В прототипе для сокращения времени настройки на электроды сдвига модулятора подают пилообразный биполярный сигнал с амплитудой ~18 В для определения минимума и максимума пропускания модулятора (значение минимума и максимума оптической мощности на выходе модулятора). Далее происходит настройка рабочей точки модулятора и ее тонкая корректировка. Подача пилообразного напряжения на электроды сдвига и последующая подстройка рабочей точки модулятора занимают время порядка 3.5 с, после чего производится настройка регулируемого оптического ослабителя, который задает необходимый уровень оптической мощности после модулятора, но уже не влияет на напряжение смещения подаваемого на электроды сдвига. Циклы настройки модулятора повторяются каждые 5 с. По заданному положению рабочей точки и предварительно определенной функции пропускания модулятора производится восстановление информационного электрического сигнала по зарегистрированному оптическому сигналу после модулятора.When using operating point controllers using an auxiliary frequency (dither principle), it takes a long time to adjust the modulator operating point. In the prototype, to reduce the tuning time, a sawtooth bipolar signal with an amplitude of ~18 V is applied to the modulator shift electrodes to determine the minimum and maximum transmission of the modulator (the value of the minimum and maximum optical power at the output of the modulator). Next, the operating point of the modulator is adjusted and finely adjusted. Applying a sawtooth voltage to the shift electrodes and subsequent adjustment of the operating point of the modulator takes about 3.5 s, after which the adjustable optical attenuator is adjusted, which sets the required level of optical power after the modulator, but no longer affects the bias voltage applied to the shift electrodes. Modulator tuning cycles are repeated every 5 s. According to the given position of the operating point and the predetermined transmission function of the modulator, the information electrical signal is restored from the registered optical signal after the modulator.

Таким образом для работы прототипа необходима разработка специализированного контроллера рабочей точки, формирующего пилообразное напряжение, это связано с ограниченным временем наличия оптического излучения на оптическом входе модулятора и необходимостью проведения циклов настройки модулятора.Thus, for the operation of the prototype, it is necessary to develop a specialized operating point controller that generates a sawtooth voltage, this is due to the limited time of the presence of optical radiation at the optical input of the modulator and the need to perform modulator tuning cycles.

Недостатком прототипа является невозможность ограничения времени засветки приемника оптического излучения при непрерывной настройке и контроле положения рабочей точки ММЦ с использованием контроллеров рабочей точки и при наличии на оптическом входе ММЦ постоянного уровня оптического излучения от лазерного модуля, используемого для передачи информационного сигнала.The disadvantage of the prototype is the impossibility of limiting the illumination time of the optical radiation receiver with continuous tuning and monitoring of the position of the operating point of the MMC using operating point controllers and in the presence of a constant level of optical radiation from the laser module used to transmit the information signal at the optical input of the MMC.

Изобретение устраняет недостатки аналогов и прототипа.The invention eliminates the disadvantages of analogs and prototype.

Техническим результатом, обеспечиваемым изобретением, является возможность ограничения времени засветки приемника оптического излучения при непрерывной настройке и контроле положения рабочей точки ММЦ с использованием контроллеров рабочей точки и при наличии на оптическом входе ММЦ постоянного уровня оптического излучения от лазерного модуля, используемого для передачи информационного сигнала.The technical result provided by the invention is the possibility of limiting the exposure time of the optical radiation receiver during continuous tuning and monitoring of the position of the operating point of the MMC using operating point controllers and in the presence of a constant level of optical radiation from the laser module used to transmit the information signal at the optical input of the MMC.

Технический результат достигается тем, что устройство передачи аналогового электрического сигнала по ВОЛС, содержащее один канал, который состоит из лазерного модуля, оптический выход которого соединен через входное одномодовое волокно с оптическим входом электрооптического модулятора интенсивности по схеме интерферометра Маха-Цандера (ММЦ), контроллера рабочей точки ММЦ, соединенного с электродами сдвига ММЦ, источника высокочастотного информационного электрического сигнала, соединенного с электрическим сигнальным входом ММЦ, акустооптического модулятора, генератора высокочастотного сигнала для акустооптического модулятора, соединенного с электрическим входом акустооптического модулятора, приемника оптического излучения, аналоговый выход которого соединен с аналоговым входом оцифровщика, оптический информационный выход ММЦ соединен через соединительное одномодовое волокно с оптическим входом акустооптического модулятора, оптический выход которого соединен через выходное одномодовое волокно с оптическим входом приемника оптического излучения.The technical result is achieved by the fact that the device for transmitting an analog electrical signal over a fiber optic line, containing one channel, which consists of a laser module, the optical output of which is connected through the input single-mode fiber to the optical input of the electro-optical intensity modulator according to the Mach-Zehnder interferometer (MMC) scheme, the controller of the working points of the MMC connected to the shift electrodes of the MMC, a source of high-frequency information electrical signal connected to the electrical signal input of the MMC, an acousto-optic modulator, a high-frequency signal generator for the acousto-optic modulator connected to the electrical input of the acousto-optic modulator, an optical radiation receiver, the analog output of which is connected to the analog input digitizer, the optical information output of the MMC is connected through a connecting single-mode fiber to the optical input of the acousto-optic modulator, the optical output of which is connected through the output single-mode fiber Lokno with an optical input of the receiver of optical radiation.

Таким образом, на вход электрооптического модулятора интенсивности по схеме интерферометра Маха-Цендера подается постоянное оптическое излучение от лазерного модуля, используемого для передачи информационного сигнала, что необходимо для непрерывной настройки и контроля положения рабочей точки ММЦ с использованием контроллеров рабочей точки, при этом обеспечивается возможность ограничения времени засветки приемника оптического излучения.Thus, at the input of the electro-optical intensity modulator according to the Mach-Zehnder interferometer scheme, constant optical radiation is supplied from the laser module used to transmit the information signal, which is necessary for continuous adjustment and control of the position of the MMC operating point using operating point controllers, while providing the possibility of limiting the exposure time of the optical radiation receiver.

Метод также применим при многоканальной (N>1) передаче сигнала, при этом ограничение времени засветки приемника оптического излучения для каждого канала передачи производится аналогичным способом.The method is also applicable for multichannel (N>1) signal transmission, while limiting the exposure time of the optical radiation receiver for each transmission channel is performed in a similar way.

При этом элементы, входящие в состав каждого из каналов (лазерный модуль, входное одномодовое волокно, электрооптический модулятор интенсивности по схеме интерферометра Маха-Цендера, контроллер рабочей точки, соединительное одномодовое волокно) могут быть разными (не идентичными друг другу).In this case, the elements that make up each of the channels (laser module, input single-mode fiber, electro-optical intensity modulator according to the Mach-Zehnder interferometer scheme, operating point controller, connecting single-mode fiber) can be different (not identical to each other).

Поскольку подача на оптический вход электрооптического модулятора излучения от лазерного модуля происходит постоянно, это в свою очередь позволяет непрерывно производить контроль положения рабочей точки ММЦ с использованием контроллеров рабочей точки без использования дополнительного лазерного модуля для введения в оптическую схему дополнительного излучения перед ММЦ и вывода этого излучения перед приемником оптического излучения, тем самым упрощается оптическая схема системы передачи.Since the supply to the optical input of the electro-optical modulator of radiation from the laser module occurs constantly, this, in turn, allows you to continuously monitor the position of the operating point of the MMC using operating point controllers without using an additional laser module to introduce additional radiation into the optical circuit before the MMC and output this radiation before receiver of optical radiation, thereby simplifying the optical scheme of the transmission system.

Поскольку промодулированное оптическое излучение с оптического выхода ММЦ подается на оптический вход акустооптического модулятора, на электрический вход акустооптического модулятора подается высокочастотный сигнал от генератора высокочастотного сигнала для акустооптического модулятора, тем самым ограничивается время засветки приемника оптического излучения оптическим излучением лазерного модуля.Since the modulated optical radiation from the optical output of the MMC is fed to the optical input of the acousto-optic modulator, a high-frequency signal is supplied to the electrical input of the acousto-optic modulator from the high-frequency signal generator for the acousto-optic modulator, thereby limiting the time of exposure of the optical radiation receiver by the optical radiation of the laser module.

Сущность изобретения поясняется на чертеже.The essence of the invention is illustrated in the drawing.

На чертеже приведена схема одного канала устройства передачи аналогового электрического сигнала по ВОЛС, где: 1 - лазерный модуль; 2 -входное одномодовое волокно; 3 - электрооптический модулятор интенсивности по схеме интерферометра Маха-Цандера (ММЦ); 4 -электроды сдвига ММЦ; 5 - электрический сигнальный вход ММЦ; 6 - соединительное одномодовое волокно; 7 - акустооптический модулятор; 8 - электрический вход акустооптического модулятора; 9 - выходное одномодовое волокно; 10 - приемник оптического излучения; 11 -оцифровщик; 12 - генератор высокочастотного сигнала для акустооптического модулятора 7; 13 - источник высокочастотного информационного электрического сигнала; 14 - контроллер рабочей точки ММЦ 3; 15 - оптическое излучение на входе ММЦ 3; 16 - информационный электрический ВЧ сигнал; 17 - изменение оптического сигнала на выходе ММЦ 3, вызванное приходом информационного электрического сигнала 16 от источника 13 высокочастотного информационного электрического сигнала; 18 - высокочастотный сигнал заданной длительности (t_вч) от генератора 12 высокочастотного сигнала для акустооптического модулятора 7; 19 - изменение оптического сигнала на выходе акустооптического модулятора 7, ограниченное длительностью высокочастотного сигнала 18 от генератора 12 высокочастотного сигнала.The drawing shows a diagram of one channel of the device for transmitting an analog electrical signal via fiber-optic communication lines, where: 1 - laser module; 2 - input single-mode fiber; 3 - electro-optical intensity modulator according to the scheme of the Mach-Zehnder interferometer (MMC); 4 - shift electrodes MMC; 5 - electric signal input ММЦ; 6 - connecting single-mode fiber; 7 - acousto-optic modulator; 8 - electrical input of the acousto-optic modulator; 9 - output single-mode fiber; 10 - receiver of optical radiation; 11 - digitizer; 12 - high-frequency signal generator for acousto-optic modulator 7; 13 - source of high-frequency information electrical signal; 14 - operating point controller ММЦ 3; 15 - optical radiation at the input of MMC 3; 16 - information electrical RF signal; 17 - change in the optical signal at the output of the MMC 3, caused by the arrival of the information electrical signal 16 from the source 13 of the high-frequency information electrical signal; 18 - high-frequency signal of a given duration (t _HF ) from the generator 12 of the high-frequency signal for the acousto-optic modulator 7; 19 - change in the optical signal at the output of the acousto-optic modulator 7, limited by the duration of the high-frequency signal 18 from the generator 12 of the high-frequency signal.

Устройство содержит: лазерный модуль 1, оптический выход которого соединен через входное одномодовое волокно 2 с оптическим входом электрооптического модулятора 3 интенсивности по схеме интерферометра Маха-Цандера (ММЦ), оптический информационный выход ММЦ 3 соединен через соединительное одномодовое волокно 6 с оптическим входом акустооптического модулятора 7, оптический информационный выход акустооптического модулятора 7 соединен через выходное одномодовое волокно 9 с оптическим входом приемника 10 оптического излучения, аналоговый выход которого соединен с аналоговым входом оцифровщика 11, генератор 12 высокочастотного сигнала для акустооптического модулятора 7 соединен с электрическим входом 8 акустооптического модулятора 7, источник 13 высокочастотного информационного электрического сигнала соединен с электрическим сигнальным входом 5 ММЦ 3 электрооптического модулятора 3, контроллер 14 рабочей точки ММЦ 3 соединен с электродами сдвига 4 ММЦ 3.The device contains: a laser module 1, the optical output of which is connected through the input single-mode fiber 2 to the optical input of the electro-optical intensity modulator 3 according to the Mach-Zehnder interferometer (MMZ) scheme, the optical information output of the MMTs 3 is connected through the connecting single-mode fiber 6 to the optical input of the acousto-optic modulator 7 , the optical information output of the acousto-optic modulator 7 is connected through the output single-mode fiber 9 to the optical input of the optical radiation receiver 10, the analog output of which is connected to the analog input of the digitizer 11, the high-frequency signal generator 12 for the acousto-optic modulator 7 is connected to the electrical input 8 of the acousto-optic modulator 7, the source 13 high-frequency information electrical signal is connected to the electrical signal input 5 MMC 3 of the electro-optical modulator 3, the controller 14 of the operating point MMC 3 is connected to the shift electrodes 4 MMC 3.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Оптическое излучение 15 от лазерного модуля 1 подают по входному одномодовому оптическому волокну 2 на оптический вход электрооптического модулятора 3. Контроллер 14 рабочей точки соединен с электродами сдвига 4 электрооптического модулятора 3, таким образом, постоянно контролируется положение рабочей точки электрооптического модулятора 3. Информационный электрический ВЧ сигнал 16 от источника 13 высокочастотного информационного электрического сигнала поступает на электрический сигнальный вход 5 электрооптического модулятора 3. Изменение оптического сигнала 17 на выходе ММЦ 3, вызванное приходом информационного электрического сигнала 16 от источника 13 высокочастотного информационного электрического сигнала по соединительному одномодовому волокну 6 передают на вход акустооптического модулятора 7. Высокочастотный сигнал 18 заданной длительности (t_вч) от генератора 12 высокочастотного сигнала поступает на электрический вход 8 акустооптического модулятора 7. Изменение 19 оптического сигнала на выходе акустооптического модулятора 7, ограниченное длительностью (t_вч) высокочастотного сигнала 18 от генератора 12 высокочастотного сигнала, по выходному одномодовому волокну 9 передают на вход приемника 10 оптического излучения, сигнал приемника 10 оптического излучения регистрируют оцифровщиком 11. В оптическом излучении после акустооптического модулятора 7 приемником 10 оптического излучения регистрируют изменение 19 оптического сигнала на выходе акустооптического модулятора 7, ограниченное длительностью высокочастотного сигнала 18 от генератора 12 высокочастотного сигнала, вызванное информационным электрическим ВЧ сигналом 16 от источника 13 высокочастотного информационного электрического сигнала и ограниченное длительностью (t_вч) высокочастотного сигнала 18 от генератора 12 высокочастотного сигнала для акустооптического модулятора 7.Optical radiation 15 from the laser module 1 is fed through the input single-mode optical fiber 2 to the optical input of the electro-optical modulator 3. The operating point controller 14 is connected to the shift electrodes 4 of the electro-optical modulator 3, thus, the position of the operating point of the electro-optical modulator 3 is constantly monitored. 16 from the source 13 of the high-frequency information electrical signal is fed to the electrical signal input 5 of the electro-optical modulator 3. The change in the optical signal 17 at the output of the MMC 3, caused by the arrival of the information electrical signal 16 from the source 13 of the high-frequency information electrical signal via the connecting single-mode fiber 6, is transmitted to the input of the acousto-optic modulator 7. High-frequency signal 18 of a given duration (t _HF ) from the generator 12 of the high-frequency signal is fed to the electrical input 8 of the acousto-optic modulator 7. Change 19 of the optical signal signal at the output of the acousto-optic modulator 7, limited by the duration (t _hf ) of the high-frequency signal 18 from the generator 12 of the high-frequency signal, is transmitted via the output single-mode fiber 9 to the input of the optical radiation receiver 10, the signal of the optical radiation receiver 10 is recorded by the digitizer 11. In optical radiation after the acousto-optic modulator 7, the receiver 10 of optical radiation registers the change 19 of the optical signal at the output of the acousto-optic modulator 7, limited by the duration of the high-frequency signal 18 from the generator 12 of the high-frequency signal, caused by the information electric RF signal 16 from the source 13 of the high-frequency information electric signal and limited by the duration (t _HF ) of the high-frequency signal 18 from the high-frequency signal generator 12 for the acousto-optic modulator 7.

Таким образом, достигается заявленный технический результат, а именно, возможность ограничения времени засветки приемника 10 оптического излучения при непрерывной настройке и контроле положения рабочей точки ММЦ 3 с использованием контроллеров 14 рабочей точки и при наличии на оптическом входе ММЦ 3 постоянного уровня оптического излучения 15 от лазерного модуля 1, используемого для передачи информационного сигнала.Thus, the claimed technical result is achieved, namely, the possibility of limiting the illumination time of the receiver 10 of optical radiation with continuous tuning and monitoring of the position of the operating point of the MMC 3 using controllers 14 of the operating point and in the presence of a constant level of optical radiation 15 from the laser at the optical input of the MMC 3 module 1 used to transmit the information signal.

В качестве лазерного модуля 1 может быть использован лазерный диод типа WDM8-C-16A-20-NM фирмы Thorlabs, установленный в шасси PRO800 фирмы Thorlabs, в качестве электрооптического модулятора 3 интенсивности по схеме интерферометра Маха-Цандера может быть использован электрооптический модулятор интенсивности по схеме интерферометра Маха-Цандера LN56S фирмы Thorlabs, в качестве акустооптического модулятора 7 может быть использован акустооптический модулятор T-M200-0.1C2J-3-F2P фирмы Gooch and Housego, в качестве приемника 10 оптического излучения - фотодиод DET01CFC фирмы Thorlabs, в качестве оцифровщика 11 может быть использован цифровой осциллограф LeCroy Waverunner 640 Zi, в качестве генератора 12 высокочастотного сигнала для акустооптического модулятора может быть использован драйвер AODR 1200AF-AINA-2.5 HCR фирмы Crystal Technology Inc., в качестве источника 13 высокочастотного электрического сигнала может быть использован детектор импульсного ионизирующего излучения ССДИ38, в качестве контроллера 14 рабочей точки ММЦ 3 может быть использован контроллер MBC-DG фирмы Photline Technologies, в качестве входного одномодового волокна 2, соединительного одномодового волокна 6 и выходного одномодового волокна 9 могут быть использованы оптические волокна РМ1550-ХР фирмы Thorlabs (входное одномодовое волокно 2, соединительное одномодовое волокно 6 и выходное одномодовое волокно 9 могут быть разными).As a laser module 1, a Thorlabs WDM8-C-16A-20-NM type laser diode, installed in a Thorlabs PRO800 chassis, can be used; Mach-Zehnder interferometer LN56S from Thorlabs, as an acousto-optic modulator 7, an acousto-optic modulator T-M200-0.1C2J-3-F2P from Gooch and Housego can be used, as a receiver 10 of optical radiation - a DET01CFC photodiode from Thorlabs, as a digitizer 11 can a LeCroy Waverunner 640 Zi digital oscilloscope can be used, an AODR 1200AF-AINA-2.5 HCR driver from Crystal Technology Inc. can be used as a high-frequency signal generator 12 for an acousto-optic modulator, a pulsed ionizing radiation detector SSDI38 can be used as a high-frequency electrical signal source 13 , as MBC-DG controller from Photline Technologies can be used in the controller 14 of the operating point MMC 3, as input single-mode fiber 2, connecting single-mode fiber 6 and output single-mode fiber 9, optical fibers PM1550-XP from Thorlabs can be used (input single-mode fiber 2, connecting single-mode fiber 6 and output single-mode fiber 9 may be different).

Claims

A device for transmitting an analog electrical signal using a fiber-optic communication line (FOCL), containing one channel, including a laser module, the optical output of which is connected through an input single-mode fiber to the optical input of an electro-optical intensity modulator according to the Mach-Zehnder interferometer (MMC) scheme, a controller, connected to the shift electrodes of the MMC, a source of high-frequency information electrical signal connected to the electrical signal input of the MMC, an acousto-optic modulator, a high-frequency signal generator connected to the electrical input of the acousto-optic modulator, an optical radiation receiver, the analog output of which is connected to the analog input of the digitizer, characterized in that the optical information output of the MMC is connected through a connecting single-mode fiber to the optical input of the acousto-optic modulator, the optical output of which is connected through the output single-mode fiber to the optical input of the optical receiver high-frequency radiation, while the controller is configured to control the operating point of the MMC, and the high-frequency signal generator is configured to generate flat-top pulses for the acousto-optic modulator.