|
C. Проектирование пространственного разрешения по частоте развертки
Важным фактором в отношении пространственного разрешения являются перекрестные наводки, которые проявляются в виде трассы, похожей на мертвую зону, как показано на рис. 6(a), поэтому они будут более заметны при характерных событиях потери, таких как потеря разветвителя. Если для простоты предположить равномерный профиль усиления для случая потерь, противоположные стороны юбочной области интенсивности акустической волны вызывают перекрестные наводки PXT1 при z = -δz и PXT2 при z = δz (δz - интервал дискретизации) как показано на рис. 6(b). Перекрестные наводки PXT1 и PXT2 задаются
На рис. 7 показаны результаты моделирования мертвой зоны при потерях X = 3 и 10 дБ при полосе пропускания ΔF = 500 МГц, которые были рассчитаны на основе уравнения (7). Видно, что мертвая зона становится большой при низкой скорости развертки и большом значении потерь.
Здесь мы определяем пространственное разрешение предложенной схемы от трассы в терминах расстояния, что соответствует точности потерь ΔL = 0,5 дБ. На рис. 8 показан пример смоделированного пространственного разрешения в зависимости от скорости развертки γ. Пунктирные линии показывают результаты, полученные при изменении профиля усиления волокна (FWHM BGS), νB = 30, 40, 50 и 60 МГц. Мы подтвердили, что профиль усиления волокна
Рис. 4. Схематические диаграммы бриллюэновского взаимодействия при FSAV и предложенная схема с частотно-спаренным импульсом накачки.
Рис. 5. Результаты моделирования интенсивности акустической волны с импульсом накачки с частотной разверткой относительно (a) времени и (b) разности частот.
оказывает незначительное влияние на пространственное разрешение, особенно при более высокой скорости развертки. Сплошные линии на рис. 8 представляют собой кривые, подогнанные к вышеуказанным результатам. В качестве удобного приближения при выполнении измерений, пространственное разрешение, Δz, можно описать следующим образом
Рис. 6. (a) Определение пространственного разрешения и (b) схематические диаграммы перекрестных помех, вызванных областью юбки BGS. ΔL - точность потерь, zmin и zmax - минимальное и максимальное расстояние бриллюэновского взаимодействия.
где коэффициенты A и B перечислены в таблице I. Точность уравнения (8) в этом приближении была в пределах ±1 м для более чем 2 PHz/s. Таким образом, пространственное разрешение может быть рассчитано путем определяя скорость развертки γ.
IV. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА
На рис. 9 показана экспериментальная установка. Мы использовали два 1650-нм лазерных диода с распределенной обратной связью (DFB-LD). Один из них использовался для генерации света накачки с переключением частоты путем модуляции тока включения. Другой использовался для создания зондирующего света без какой-либо частотной модуляции. Центр частотного смещения между светом накачки и зондом был установлен на частоте около 10 ГГц путем регулирования температуры двух DFB-LDs. Скорость развертки частоты накачки γ контролировалась рамповой модуляцией амплитуды инжекционного тока. DFB-LD обычно имеют оптическую нелинейность частоты около 10 ppb [19]. Эта нелинейность
Fig. 7. Simulated deadzone results for loss events with X = 3 and 10 dB.
Fig. 8. Simulated spatial resolutions with respect to the sweep rate γ. The fitting curves show results approximated by eq. (8).
оптической частоты пренебрежимо мала, особенно в отношении измерения потерь. Лампы накачки и зондирования были усилены и импульсированы полупроводниковыми оптическими усилителями (SOA). Выходная мощность на SOA была ограничена насыщенным коэффициентом усиления и составляла около 17 дБм. Поляризационный скремблер (PS) использовался для получения деполяризованного усиления Бриллюэна и работал на частоте 30 Гц, что достаточно медленно по сравнению с частотой повторения импульсов зонда/насоса. Мы также использовали два фильтра с решеткой Брэгга; один использовался как комбинатор импульсов накачки/зонда, а другой - как отсекающий фильтр для устранения отраженного импульса накачки перед фотодетектором (PD). Фильтры имеют отражательную способность более 95% и полосу отражения менее 4,5 ГГц на длине волны 1650 нм. Вносимые потери, испытываемые лампами накачки и зондирования, были менее 1,5 дБ, а мощность, подаваемая в тестируемое волокно (FUT), составляла 15 дБм. Отраженные импульсы зонда были зарегистрированы и затем оцифрованы 12-битной системой сбора данных (DAQ) со скоростью выборки 200 MSa/s. В эксперименте ширина импульса зонда Δτs была установлена на 50 нс. FWHM BGS в FUT составляла νB ≈ 30 МГц.
Экспериментальная установка не требует точного управления управление частотой ламп накачки и зондирования в предложенной схеме,
ТАБЛИЦА I
КОЭФФИЦИЕНТЫ АППРОКСИМАЦИИ A И B ДЛЯ ΔL = 0,5 ДБ
|
Δ F [MHz]
|
|
|
300
|
400
|
500
|
600
|
| Do'stlaringiz bilan baham: |
