Спектральное и временное уплотнение информации в волоконно-оптическом канале на базе резонаторов Фабри–Перо

Кузьмицкая А.С., Конойко А.И., Кравченко В.М.

Ссылка для цитирования:

Кузьмицкая А.С., Конойко А.И., Кравченко В.М. Спектральное и временное уплотнение информации в волоконно-оптическом канале на базе резонаторов Фабри–Перо // Оптический журнал. 2026. Т. 93. № 5. С. 43–50. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-05-43-50

Kuzmitskaya H.S., Konoiko A.I., Kravchenko V.M. Spectral and temporal compression of information in a fiber optic channel based on Fabry–Perot resonators [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2026. V. 93. № 5. P. 43–50. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-05-43-50

Ссылка на англоязычную версию:

Аннотация:

Предмет исследования. Схема электрооптического модулятора, позволяющая реализовать высокоэффективную электрооптическую амплитудную модуляцию широкоспектрального излучения. Цель работы. Разработка метода повышения информационной плотности модулированного сигнала, основанного на использовании термостабильной амплитудной модуляции широкоспектрального излучения в параллельных каналах на основе последовательности электрооптических резонаторов Фабри–Перо. Метод. В основе методики лежит математическое моделирование работы электрооптического модулятора, в котором используется модуляция потоков излучения в параллельных каналах в различных спектральных диапазонах с их последующим сложением. Основные результаты. Предложен принцип построения новых элементов высокоэффективных электрооптических модуляторов посредством организации параллельных каналов модуляции на основе резонаторов Фабри–Перо, позволяющий получить широкоспектральный оптический сигнал, состоящий из совокупности узкоспектральных сигналов от отдельных каналов модуляции. Предложенный подход позволяет повысить информационную плотность модулированных оптических сигналов в 20 раз по сравнению с одноканальными модуляторами. Практическая значимость. Полученные результаты могут быть использованы для развития методов высокоэффективной электрооптической модуляции излучения в гигагерцовом диапазоне, что особенно важно для передачи и обработки информации в оптических системах локации, связи и обработки информации.

Ключевые слова:

резонатор Фабри–Перо, электрооптический эффект, линии оптической связи, термостабилизация, термочувствительность, параллельные каналы модуляции, амплитудная модуляция

Благодарность:

работа поддержана Белорусским республиканским фондом фундаментальных исследований, проект Ф20М-028

Коды OCIS: 060.2630, 060.4510, 050.2230

Список источников:

1. Мустель Е.П., Парыгин В.Н. Методы модуляции и сканирования света. М.: Наука, 1970. 295 с.

Mustel E.P., Parygin V.N. Light modulation and scanning methods [in Russian]. Moscow: “Nauka” Publ., 1970. 295 p.

2. Shimotsu S., Oikawa S., Saitou T., et al. Single side-band modulation performance of a LiNbO₃ integrated modulator consisting of four-phase modulator waveguides // IEEE Photonics Technol. Lett. 2001. V. 13. № 04. P. 364–366. https://doi.org/10.1109/68.917854

3. Chiu Yi-Jen, Kaman V., Zhang S.Z., et al. Distributed effects model for cascaded traveling-wave electroabsorption modulator // IEEE Photonics Technol. Lett. 2002. V. 13. № 08. P. 791–793. https://doi.org/10.1109/68.935805

4. Takeuchi T., Saitoh T., Ito H. High-speed electroabsorption modulators with traveling-wave electrodes // Technical Digest of Optical Fiber Commun. Conf. (OFC-2002). San Diego, USA. March 17–22, 2002. P. 336–338.

5. Гончаренко И.А., Конойко А.И., Кулешов В.К. Волоконно-оптический модулятор с параллельными каналами модуляции // Оптический журнал. 2004. Т. 71. № 7 С. 13–18.

Goncharenko I.A., Konoiko A.I., Kuleshov V.K. A fiber-optic modulator with parallel modulation channels // J. Opt. Technol. 2004. V. 71. № 7. P. 429–433. https://doi.org/10.1364/JOT.71.000429

6. Hui R. Introduction to fiber-optic communications. Elsevier: Academic Press, 2020. 638 p.

7. Pfeifer H., Ratschbacher L., Gallego J., et al. Meschede achievements and perspectives of optical fiber Fabry–Perot cavities // Appl. Phys. 2022. V. 128 № 29. P. 1–15. https://doi.org/10.1007/s00340-022-07752-8

8. Zhu C., Zheng H., Ma L., et al. Advances in fiber-optic extrinsic Fabry–Perot interferometric physical and mechanical sensors: A review // IEEE Sensors J. 2023. V. 23. № 7. P. 6406–6426. https://doi.org/10.1109/JSEN.2023.3244820

9. Залесский В.Б., Конойко А.И., Кравченко В.М. и др. Амплитудная электрооптическая модуляция излучения последовательностями резонаторов Фабри–Перо // Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Серыя фізіка-матэматычных навук. 2020. Т. 56. № 02. С. 217–223. https://doi.org/10.29235/1561-2430-2020-56-2-217-223

Zalessky V.B., Konoiko A.I., Kravchenko V.M., et al. Amplitude electro-optical modulation of radiation by sequences of Fabry–Perot resonators [in Russian] // Proc. National Academy of Sciences of Belarus. Physics and Mathematics Series. 2020. V. 56. № 02. P. 217–223. https://doi.org/10.29235/1561-2430-2020-56-2-217-223

10. Пилипович В.А., Залесский В.Б., Рещиков К.А. и др. Метод стабилизации светомодуляционных характеристик электрооптического модулятора Фабри–Перо для широкополосного излучения // Проблемы физики, математики и техники. 2014. Т. 21. № 04. С. 30–35.

Pilipovich V.A., Zalessky V.B., Reshchikov K.A., et al. Method for stabilization of light-modulation characteristics of an electro-optical Fabry–Perot modulator for broadband radiation [in Russian] // Problems of Physics, Mathematics and Technics. 2014. V. 21. № 04. P. 30–35.

11. Пилипович В.А., Залесский В.Б., Конойко А.И. и др. Амплитудная модуляция света путем электрооптического управления многолучевой интерференцией в интерферометре Фабри‑Перо // Доклады Национальной академии наук Беларуси. 2015. Т. 59. № 04. С. 41–46.

Pilipovich V.A., Zalessky V.B., Konoiko A.I., et al. Amplitude modulation of light by electro-optical control of multipath interference in Fabry–Perot interferometer [in Russian] // Reports of the National Academy of Sciences of Belarus. 2015. V. 59. № 04. P. 41–46.

12. Захарченко М.Ю., Захарченко Ю.Ф. Исследование принципов построения широкополосных колебательных СВЧ-систем на примере интерферометра Фабри–Перо // Радиоэлектроника. 2023. №. 11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.11.29

Zakharchenko M.Yu., Zakharchenko Yu.F. The study of the principles of constructing of broadband oscillatory microwave systems on the example of a Fabry-Pérot interferometer [in Russian] // J. Radioelectronics. 2023. № 11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.11.29

13. Мировицкий Д.И., Будагян И.Ф., Дубровин В.Ф. Микроволноводная оптика и голография. М.: Наука, 1983. 317 с.

Mirovitsky D.I., Budagyan I.F., Dubrovin V.F. Microwaveguide optics and holography [in Russian]. Moscow: “Nauka” Publ., 1983. 317 p.

14. Городетский М.Л. Основы теории оптических микрорезонаторов. М.: изд. Физический факультет МГУ им М.В. Ломоносова, 2010. 203 с.

Gorodetsky M.L. Fundamentals of the theory of optical microresonators [in Russian]. Moscow: Publishing House of the Physics Faculty of Moscow State University named after M.V. Lomonosov, 2010. 203 p.

15. Strauch M., Livshits I.L., Bociort F., et al. Wide-angle spectral imaging using a Fabry–Pérot interferometer // J. European Opt. Soc. 2015. № 10. P. 15037. https://doi.org/10.2971/jeos.2015.15037

16. Ismail N., Kores C.C., Geskus D., et al. Fabry–Pérot resonator: Spectral line shapes, generic and related Airy distributions, linewidths, finesses, and performance at low or frequency-dependent reflectivity // Opt. Exp. 2016. V. 24. № 15. P.16366–16389. https://doi.org/10.1364/OE.24.016366

17. Suter M, Dietiker P. Calculation of the finesse of an ideal Fabry–Perot resonator // Appl. Opt. 2014. V. 53. № 30. P. 7004–7010. https://doi.org/10.1364/AO.53.007004