Суцільно-волоконний двохчастотний ВКР лазер для телекомунікаційних систем терагерцового діапазону

  • В. А. Дружинін Київський національний університет імені Тараса Шевченка https://orcid.org/0000-0002-5340-6237
  • О. В. Корчак Київський національний університет імені Тараса Шевченка
  • М. І. Рєзніков Київський національний університет імені Тараса Шевченка
  • Г. С. Фелінський Київський національний університет імені Тараса Шевченка https://orcid.org/0000-0001-9377-6227
Ключові слова: вимушене комбiнацiйне розсiяння, волоконна бреґґiвська ґратка, волоконний лазер, лазерний резонатор, потужнiсть накачки, порогова потужнiсть, телекомунiкацiйнi системи, терагерцовий дiапазон

Анотація

З метою вдосконалення терагерцових технологiй та пiдвищення ефективностi джерел випромiнювання для телекомунiкацiйних систем терагерцового дiапазону запропоновано двохвильовий (2λ) волоконний лазер, в якому генерацiя створюється за рахунок ефекту вимушеного комбiнацiйного розсiювання. За результатами аналiзу наявних експериментальних даних у роботi встановлено, що профiль пiдсилення вимушеного комбiнацiйного розсiювання в одномодових волокнах дозволяє реалiзувати 2λ лазер у повнiстю волоконному виконаннi. Головною перевагою запропонованого терагерцового джерела є суттєве зменшення фазових шумiв, якого слiд очiкувати за рахунок генерацiї обох лазерiв вiд спiльного джерела помпування. Визначено головнi параметри волоконних бреґґiвських ґраток для 2λ лазерних резонаторiв, сукупнiсть яких доводить їх вiдповiднiсть сучасним вимогам монолiтної iнтеграцiї пристрою у повнiстю волоконну конструкцiю. Шляхом моделювання у рiзних типах волокна встановлено можливiсть зменшення порогової потужностi накачки щонайменше у 400 разiв, що дозволить значно зменшити масо-габаритнi характеристики такого лазера.

Посилання

Hesler J., Prasankumar R. and Tignon J. (2019) Advances in terahertz solid-state physics and devices. Journal of Applied Physics, Vol. 126, Iss. 11, pp. 110401. DOI: 10.1063/1.5122975

Jia S., Yu X., Hu H., Yu J., Guan P., Ros F.D., Galili M., Morioka T. and Oxenløwe L.K. (2016) THz photonic wireless links with 16-QAM modulation in the 375-450 GHz band. Optics Express, Vol. 24, Iss. 21, pp. 23777. DOI: 10.1364/oe.24.023777

Tonouchi M. (2007) Cutting-edge terahertz technology. Nature Photonics, Vol. 1, Iss. 2, pp. 97-105. DOI: 10.1038/nphoton.2007.3

Song H. and Nagatsuma T. (2011) Present and Future of Terahertz Communications. IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology, Vol. 1, Iss. 1, pp. 256-263. DOI: 10.1109/tthz.2011.2159552

Cherry S. (2004) Edholm's law of bandwidth. IEEE Spectrum, Vol. 41, Iss. 7, pp. 58-60. DOI: 10.1109/mspec.2004.1309810

Choi Y., Choi J. and Cioffi J.M. (2013) A Geometric-Statistic Channel Model for THz Indoor Communications. Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves, Vol. 34, Iss. 7-8, pp. 456-467. DOI: 10.1007/s10762-013-9975-5

Kanno A., Kuri T., Hosako I., Kawanishi T., Yoshida Y., Yasumura Y. and Kitayama K. (2012) Optical and millimeter-wave radio seamless MIMO transmission based on a radio over fiber technology. Optics Express, Vol. 20, Iss. 28, pp. 29395. DOI: 10.1364/oe.20.029395

Seeds A.J., Shams H., Fice M.J. and Renaud C.C. (2015) TeraHertz Photonics for Wireless Communications. Journal of Lightwave Technology, Vol. 33, Iss. 3, pp. 579-587. DOI: 10.1109/jlt.2014.2355137

Fice M.J., Rouvalis E., Dijk F.v., Accard A., Lelarge F., Renaud C.C., Carpintero G. and Seeds A.J. (2012) 146-GHz millimeter-wave radio-over-fiber photonic wireless transmission system. Optics Express, Vol. 20, Iss. 2, pp. 1769. DOI: 10.1364/oe.20.001769

Yu J., Chang G., Jia Z., Chowdhury A., Huang M., Chien H., Hsueh Y., Jian W., Liu C. and Dong Z. (2010) Cost-Effective Optical Millimeter Technologies and Field Demonstrations for Very High Throughput Wireless-Over-Fiber Access Systems. Journal of Lightwave Technology, Vol. 28, Iss. 16, pp. 2376-2397. DOI: 10.1109/jlt.2010.2041748

Shao T., Shams H., Anandarajah P.M., Fice M.J., Renaud C.C., Dijk F.v., Seeds A.J. and Barry L.P. (2015) Phase Noise Investigation of Multicarrier Sub-THz Wireless Transmission System Based on an Injection-Locked Gain-Switched Laser. IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology, Vol. 5, Iss. 4, pp. 590-597. DOI: 10.1109/tthz.2015.2418996

Ducournau G., Szriftgiser P., Beck A., Bacquet D., Pavanello F., Peytavit E., Zaknoune M., Akalin T. and Lampin J. (2014) Ultrawide-Bandwidth Single-Channel 0.4-THz Wireless Link Combining Broadband Quasi-Optic Photomixer and Coherent Detection. IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology, Vol. 4, Iss. 3, pp. 328-337. DOI: 10.1109/tthz.2014.2309006

Ishibashi T., Muramoto Y., Yoshimatsu T. and Ito H. (2014) Unitraveling-Carrier Photodiodes for Terahertz Applications. IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Vol. 20, Iss. 6, pp. 79-88. DOI: 10.1109/jstqe.2014.2336537

Dyson A., Henning I.D. and Adams M.J. (2008) Comparison of Type I and Type II Heterojunction Unitravelling Carrier Photodiodes for Terahertz Generation. IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Vol. 14, Iss. 2, pp. 277-283. DOI: 10.1109/jstqe.2007.910107

Yu X., Chen Y., Galili M., Morioka T., Jepsen P.U. and Oxenlowe L.K. (2014) The prospects of ultra-broadband THz wireless communications. 2014 16th International Conference on Transparent Optical Networks (ICTON). DOI: 10.1109/icton.2014.6876675

Federici J. and Moeller L. (2010) Review of terahertz and subterahertz wireless communications. Journal of Applied Physics, Vol. 107, Iss. 11, pp. 111101. DOI: 10.1063/1.3386413

Shams H., Fice M.J., Balakier K., Renaud C.C., Dijk F.v. and Seeds A.J. (2014) Photonic generation for multichannel THz wireless communication. Optics Express, Vol. 22, Iss. 19, pp. 23465. DOI: 10.1364/oe.22.023465

hams H. and Seeds A. (2017) Photonics, Fiber and THz Wireless Communication. Optics and Photonics News, Vol. 28, Iss. 3, pp. 24. DOI: 10.1364/opn.28.3.000024

Tarashchuk I. V., Felinskyi G. S., Reznikov M. I., Korchak A. V. (2019) Fiber Bragg grating cavities in two-wave Raman laser for terahertz telecommunication application. in Proceedings IEEE 39th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO-2019), Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute. April 16-18, 2019. Kyiv, Ukraine. DOI: 10.1109/ELNANO.2019.8783925

Khlaponin Y. and Zhyrov G. (2016) Analysis and Monitoring of Telecommunication Networks Based on Intelligent Technologies. CEUR Workshop Proceedings, Selected Papers of the XVI International Scientific and Practical Conference "Information Technologies and Security", Vol-1813, pp. 32-39.

Hryhoruk V. I., Serdeha I. V., Felinskyi H. S. and Korotkov P. A. (2018) Vzaiemodiia fizychnykh poliv z nanostrukturovanymy materialamy. [Interaction of physical fields with nanostructured materials], Kyiv, Karavela, 382 p.

Mermelstein M., Horn C., Radic S. and Headley C. (2002) Six-wavelength Raman fibre laser for C- and L-band Raman amplification and dynamic gain flattening. Electronics Letters, Vol. 38, Iss. 13, pp. 636. DOI: 10.1049/el:20020433

Tarashchuk I., Felinskyi G., Reznikov M. (2018) Dual-frequency fiber Raman laser for terahertz and radio-over-fiber applications. Proc. XVIII Int. young scientists’ conference on Applied physics, May, 22-26, 2018, Kyiv, Ukraine, pp. 122-123.

Bromage J., Rottwitt K. and Lines M. (2002) A method to predict the Raman gain spectra of germanosilicate fibers with arbitrary index profiles. IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 14, Iss. 1, pp. 24-26. DOI: 10.1109/68.974149

Dianov E. (2002) Advances in Raman fibers. Journal of Lightwave Technology, Vol. 20, Iss. 8, pp. 1457-1462. DOI: 10.1109/jlt.2002.800263

Serdeha I.V., Grygoruk V.I. and Felinskyi G.S. (2018) Spectroscopic Features of Raman Gain Profiles in Single-Mode Fibers Based on Silica Glass. Ukrainian Journal of Physics, Vol. 63, Iss. 8, pp. 683. DOI: 10.15407/ujpe63.8.683

Babin S.A., Zlobina E.A. and Kablukov S.I. (2018) Multimode Fiber Raman Lasers Directly Pumped by Laser Diodes. IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Vol. 24, Iss. 3, pp. 1-10. DOI: 10.1109/jstqe.2017.2764072

Tarashchuk I., Felinskyi G. and Reznikov M. (2018) Dual-frequency fiber Raman laser for generating radiation of the terahertz band. VIII International Conference on Optoelectronic Information Technologies, “PHOTONICS-ODS 2018” Ukraine, Vinnytsia, VNTU October 2-4, 2018, pp.211-212. %DOI:

Serdeha I.V., Honenko S.V., Felinskyi G.S. and Reznikov M.I. (2018) Pumping wavelength dependence of Raman lasing threshold in highly Ge-doped silica fiber. Proc. XIV Int. Sci. Conf. “Electronics and Applied Physics”, October, 23-26, 2018, Kyiv, Ukraine, p. 189.

Опубліковано
2020-03-30
Як цитувати
Дружинін, В. А., Корчак, О. В., Рєзніков, М. І. і Фелінський, Г. С. (2020) «Суцільно-волоконний двохчастотний ВКР лазер для телекомунікаційних систем терагерцового діапазону», Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування, (80), с. 63-72. doi: 10.20535/RADAP.2020.80.63-72.
Номер
Розділ
Телекомунікації, радіолокація і навігація, радіоптика та електроакустика