Noise measurement of fiber-optical radiation sources

Authors

  • Сергей Сергеевич Стариков (Sergey S. Starikov) Perm State University
  • Олег Леонидович Кель (Oleg L. Kel') Perm Scientific-Industrial Instrument Making Company
  • Игорь Львович Вольхин (Igor Volkhin) Perm State University

DOI:

https://doi.org/10.17072/1994-3598-2019-1-66-73

Keywords:

noise, measurement, radiation

Abstract

Noise measurement technique of fiber-optical radiation sources was developed. The experimental device for carrying out the specified measurements was done. The analysis of noise sources in spontaneous emission amplifiers showed that the main source is phase noise of spontaneous radiation. When optical radiation is detected in the photodetector, additional noise appears in the output electrical signal. In it, additional noise of the photodetector is added to the noise of radiation source: shot noise arising from the conversion of optical signal into electrical and thermal noise of the converter elements. Spectrum analyzer is used to separate phase noise of spontaneous emission and noise of photodetector. The measurements record two noise spectra, one – the total noise of spontaneous emission amplifier and photodetector, the other – the noise spectrum of one photodetector. As a result of mathematical processing phase noise of radiation source is allocated. The spontaneous emission amplifier works as a part of fiber-optical gyroscope. The integrated optical phase modulator circuit and synchronous detector operating at frequency of 100 kHz are used to reduce noise. Therefore in these researches noise analysis is performed in the narrow spectral range near the specified frequency. Thus, the relative optical noise levels in of 1 Hz bandwidth for several spontaneous emission amplifiers were measured. They were on the order −130 dB in compared to the intensity of effective signal. Then relative levels of optical noise from sources with different emission bands were investigated. It has been established that with increase in emission bandwidth, the relative magnitude of optical noise decreases. The results obtained qualitatively coincide with results of theoretical calculations. This conforms the correctness of developed methodology for measuring the relative optical noise level of quantum generators.

References

Lefèvre Hervé C. The fiber optic gyroscope. Boston-London: Artech House, 2014, 407 p.

Aleynik A.S., Kikilich N.E., Kozlov V.N., Vlasov A.A., Nikitenko A.N. High-stable erbium super-luminescent fiber optical sources creation methods. Scientific and Technical Journal of Information Technologies, Mechanics and Optics, 2016, vol. 16, no. 4, pp. 593-607. doi: 10.17586/2226-1494-2016-16-4-593-607

Horowitz P., Hill W. The art of electronics. Cambridge: New Rochelle, 1980, 585 p.

Kurkov A.S. Fiber lasers: principles of construction and basic properties. Ulyanovsk: UlSU, 2012. 184 p. (In Russian).

Stroykov I. I., Skvortsov A. M. The usage of rare earth elements in quantum electronics, 2006, no. 29, pp. 60–66. (In Russian).

Karpov N. V., Manenkov A. A. Quantum amplifiers. Moscow: Radio and Communication, 1966. 234 p. (In Russian).

Steinschleiger V. B., Misezhnikov G. S., Lifanov P. S., Quantum microwave amplifiers (masers). Moscow: Radio and Communication, 1971. 452 p.

Hashemi S. E. Relative intensity noise (RIN) in high-speed, VCSELs for short reach communication. Master of Science. Chalmers University of Technology, Göteborg, Sweden, 2012. pp. 9–22.

Guattari, F., Chouvin, S., Moluçon, C., Lefevre H. A simple optical technique to compensate for excess RIN in a fiber-optic gyroscope. 2014 DGON Inertial Sensors and Systems (ISS), pp. 2–5.

Agilent Technologies PXA N9030A User Manual, Inc. 175 p.

Downloads

Published

2019-05-24

How to Cite

Стариков (Sergey S. Starikov) С. С., Кель (Oleg L. Kel’) О. Л., & Вольхин (Igor Volkhin) И. Л. (2019). Noise measurement of fiber-optical radiation sources. Bulletin of Perm University. Physics, (1). https://doi.org/10.17072/1994-3598-2019-1-66-73

Issue

No. 1 (2019)

Section

Regular articles

License

Автор предоставляет Издателю журнала (Пермский государственный национальный исследовательский университет) право на использование его статьи в составе журнала, а также на включение текста аннотации, полного текста статьи и информации об авторах в систему «Российский индекс научного цитирования» (РИНЦ).

Автор даёт своё согласие на обработку персональных данных.

Право использования журнала в целом в соответствии с п. 7 ст. 1260 ГК РФ принадлежит Издателю журнала и действует бессрочно на территории Российской Федерации и за её пределами.

Авторское вознаграждение за предоставление автором Издателю указанных выше прав не выплачивается.

Автор включённой в журнал статьи сохраняет исключительное право на неё независимо от права Издателя на использование журнала в целом.

Направление автором статьи в журнал означает его согласие на использование статьи Издателем на указанных выше условиях, на включение статьи в систему РИНЦ, и свидетельствует, что он осведомлён об условиях её использования. В качестве такого согласия рассматривается также направляемая в редакцию справка об авторе, в том числе по электронной почте.

Редакция размещает полный текст статьи на сайте Пермского государственного национального исследовательского университета: http://www.psu.ru и в системе OJS на сайте http://press.psu.ru

Плата за публикацию рукописей не взимается. Гонорар за публикации не выплачивается. Авторский экземпляр высылается автору по указанному им адресу.

Most read articles by the same author(s)