Dynamic range of a coherent optical spectrum analyzer with discrete signal input

For Russian citation (Opticheskii Zhurnal):

Дюбов А.С., Кузьмин М.С., Рогов С.А. Динамический диапазон когерентного оптического анализатора спектра при дискретном вводе входных сигналов // Оптический журнал. 2026. Т. 93. № 1. С. 42–49. https://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-01-42-49

Diubov A.S., Kuzmin M.S., Rogov S.A. Dynamic range of a coherent optical spectrum analyzer with discrete signal input [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2026. V. 93. №. 1. P. 42–49. https://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-01-42-49

For citation (Journal of Optical Technology):

Abstract:

Subject of study. The influence of discrete signal input in a coherent optical spectrum analyzer with spatial integration on its dynamic range. Aim of study. Determination of the dependence of a coherent optical spectrum analyzer dynamic range on the parameters of the discrete input and development of a method for suppressing the influence of spurious signals by narrowing the operating frequency band. Method. Theoretical analysis of spectrum formation under discrete input and experimental verification of its results on a laboratory prototype of the spectrum analyzer. Main results. It is shown that the entry of spurious signals from adjacent spectra into the main spectrum under discrete input leads to a reduction of the dynamic range, its dependence on the discretization parameters has been established. A method is proposed to eliminate the influence of the strongest spurious signals on the dynamic range of the spectrum analyzer by reducing its operating frequency band. estimates of the dynamic range and experimental data confirming the effectiveness of the approach have been obtained. Practical significance. The results obtained can be used in the development of optical information-processing systems with spatial integration under discrete input of input signals.

Keywords:

coherent optical spectrum analyzer, dynamic range, discrete signal input, spurious signals, interference suppression

OCIS codes: 070.1170, 070.4340 070.4560, 070.4790, 070.6120

References:

1. Оптическая обработка информации. Применения / Под ред. Кейсесента Д. Пер. с англ. под ред. Гуревича С.Б. М.: Мир, 1980. 350 с.

Casasent D. Optical Data Processing: Applications. Berlin: Springer-Verlag, 1978. 288 p. https://doi.org/10.1007/BFb0057980

2. Терпин Т.М. Спектральный анализ сигналов оптическими методами // Тр. института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике: ТИИЭР, 1981. Т. 69. № 1. С. 92–108.

Terpin T.M. Spectrum analysis using optical processing // Proc. of the IEEE. 1981. V. 69. № 1. P. 79–92. https://doi.org/10.1109/PROC.1981.11922

3. Гринёв А.Ю., Наумов К.П., Пресленева Л.Н. и др. Оптические устройства в радиотехнике: уч. пособ. для вузов / Под. ред. Ушакова В.Н. М.: Радиотехника, 2009. 264 с.

Grinev A.Yu., Naumov K.P., Presleneva L.N., et al. Optical devices in radio engineering: Tutorial for universities [in Russian] / Ed. By Ushakov V.N. Mosсow: Radiotehnika, 2009. 264 p.

4. Роздобудько В.В., Помазанов А.В., Крикотин С.В. и др. Акустооптический измеритель частотно-временных параметров СВЧ радиосигналов // Специальная техника. 2011. № 3. С. 8–24.

Rozdobudko V.V., Pomazanov A.V., Krikotin S.V., et al. Acousto-optical meter of frequency-time parameters of microwave radio signals [in Russian] // Special Equipment. 2011. № 3. P. 8–24.

5. Анищенко А.В., Рогов С.А., Высоцкий М.Г. и др. Акустооптоэлектронный приемник — анализатор спектра для измерения параметров радиосигналов в реальном масштабе времени // Радиотехника. 2012. № 5. С. 18–24.

Anishchenko A.V., Rogov S.A., Vysotsky M.G., et al. Acousto-optoelectronic receiver — spectrum analyzer for measuring parameters of radio signals in real time [in Russian] // Radiotekhnika. 2012. № 5. P. 18−24.

6. Kuzmin M. S., Rogov S.A. Spatial light modulator based on liquid-crystal video projector matrix for information processing systems // Opt. Memory & Neural Networks (Information Opt.). 2013. V. 22 № 4. P. 261–266. https://doi.org/10.3103/S1060992X13040103

7. Евтихиев Н.Н., Стариков С.Н., Злоказов Е.Ю. и др. Макет инвариантного коррелятора на базе жидкокристаллических пространственно-временных модуляторов света // Квант. электрон. 2012. Т. 42. № 11. C. 1039–1041.

Evtikhiev N.N., Starikov S.N., Protsenko E.D., et al. Model of an invariant correlator with liquid-crystal spatial light modulators // Quant. Electron. 2012. V. 42. № 11. P. 1039–1041. https://doi.org/10.1070/QE2012v042n11ABEH015009

8. Su Zhang, Jin Duan, Qiang Fu, et al. Infrared zoom lens design based on target correlation recognition and tracking // Proc. SPIE 9676, AOPC 2015: Opt. Design and Manufacturing Technol., 967607 (15 October 2015). https://doi.org/10.1117/12.2197584

9. Кузьмин М.С., Рогов С.А. Оптический фурье-процессор с жидко-кристаллическим устройством ввода информации // Оптический журнал. 2015. Т. 82. № 3. С. 23–29.

Kuz'min M.S., Rogov S.A. Optical Fourier processor with a liquid-crystal information-input device // J. Opt. Technol. 2015. V. 82. № 3. P. 147–152. https://doi.org/10.1364/JOT.82.000147

10. Электронный ресурс URL: https://holoeye.com/ (HOLOEYE Photonics AG — Spatial Light Modulators, Difractive Optics, LCOS Microdisplay Components). (Дата обращения 10.09.2022).

Electronic resource URL: https://holoeye.com/ (HOLOEYE Photonics AG — Spatial Light Modulators, Difractive Optics, LCOS Microdisplay Components).

11. Престон К. Когерентные оптические вычислительные машины. Пер. с англ. Страхова В.Г., Колесникова В.Н., Пустовойта В.И. М.: Мир, 1974. 399 с.

Preston Kendall, Jr. Coherent optical computers. New York: McGraw-Hill Book Company, 1972. 315 p.

12. Kuzmin M.S., Rogov S.A. Signal parallel input liquid-crystal devices for multichannel optical processing systems // Opt. Memory & Neural Networks (Information Opt.). 2016. V. 25. № 2. P. 114–117. https://doi.org/10.3103/S1060992X16020089

13. Кузьмин М.С., Рогов С.А. Анализатор свернутого спектра с жидкокристаллическим устройством ввода сигналов // Письма в ЖТФ. 2014. Т. 40. № 15. С. 1–5.

Kuzmin M.S., Rogov S.A. A folded-spectrum analyzer with a liquid-crystal input device // Technical Phys. Lett. 2014. V. 40. P. 629–631. https://doi.org/10.1134/S1063785014080082

14. Кузьмин М.С., Рогов С.А. Обработка одномерных сигналов с растровым вводом в двумерных оптических корреляторах // ЖТФ. 2015. Т. 84. Вып. 4. С. 156–158.

Kuz’min M.S., Rogov S.A. Processing of 1D signals with raster input in 2D optical correlators // Technical Phys. 2015. № 60. P. 631–633. https://doi.org/10.1134/S1063784215040179

15. Дюбов А.С., Кузьмин М.С., Рогов С.А. Динамический диапазон когерентного оптического спектроанализатора с жидкокристаллической матрицей для ввода сигналов // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 2. С. 78–88. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-02-78-88

Diubov A.S., Kuzmin M.S., and Rogov S.A. Dynamic range of a coherent optical spectrum analyzer with a liquid-crystal matrix signal-input device // J. Opt. Technol. 2023. V. 90. № 2. P. 98–104. https://doi.org/10.1364/JOT.90.000098

16. Гудмен Дж. Введение в фурье-оптику. Пер. с англ. М.: Мир, 1970. 364 с.

Goodman J. Introduction to Fourier optics. New York: McGraw-Hill Book Company, 1968. 433 p. DOI: 10.1063/1.3035549

17. Кузьмин М.С., Рогов С.А., Розов С.В. Динамический диапазон когерентного оптического анализатора спектра с жидкокристаллическим пространственным модулятором на входе при увеличении числа входных сигналов // Оптический журнал. 2025. Т. 92. № 6. С. 34–44. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2025-92-06-34-44

Kuzmin M.S., Rogov S.A., Rozov S.V. The dynamic range of a coherent optical spectrum analyzer with a liquid crystal spatial modulator at the input with an increase in the number of input signals // J. Opt. Technol. 2025. V. 92. № 6. https://doi.org/10.1364/JOT.92.000000