RU2100815C1 - Device which records shape of single optical or electric pulse signals - Google Patents

Device which records shape of single optical or electric pulse signals Download PDF

Info

Publication number
RU2100815C1
RU2100815C1 RU95121779A RU95121779A RU2100815C1 RU 2100815 C1 RU2100815 C1 RU 2100815C1 RU 95121779 A RU95121779 A RU 95121779A RU 95121779 A RU95121779 A RU 95121779A RU 2100815 C1 RU2100815 C1 RU 2100815C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
optical
output
main
sampling
pulses
Prior art date
Application number
RU95121779A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU95121779A (en
Inventor
Б.П. Воробьев
К.Н. Даниленко
А.И. Евреев
Л.Н. Зюзин
В.М. Шувалов
Original Assignee
Научно-исследовательский институт импульсной техники
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-исследовательский институт импульсной техники filed Critical Научно-исследовательский институт импульсной техники
Priority to RU95121779A priority Critical patent/RU2100815C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2100815C1 publication Critical patent/RU2100815C1/en
Publication of RU95121779A publication Critical patent/RU95121779A/en

Links

Images

Abstract

FIELD: investigation of single fast processes, pulses from accelerators and so on. SUBSTANCE: basic and gate pulse sequences for single or scarce signal are generated by optical means. EFFECT: increased bandwidth of signals for investigation, decreased error, simplified design. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к информационно измерительной технике и может быть использовано при исследовании быстропротекающих процессов. The invention relates to information measuring equipment and can be used in the study of fast processes.

Измерение формы импульсных сигналов нано- и субнаносекундного диапазона производится во многих случаях путем преобразования временного масштаба, в основе которого лежит дискретизация этих сигналов, т. е. выделение мгновенного значения соответствующего известному моменту времени, запоминание каждой дискретной выборки (что и является регистрацией и позволяет осуществлять любые операции: измерение, преобразование в цифровой код и т. д.) и последующее относительно медленное считывание. In many cases, the shape of pulsed signals of the nano- and subnanosecond range is measured by converting the time scale, which is based on the discretization of these signals, i.e., the instantaneous value corresponding to a known time is selected, and each discrete sample is stored (which is registration and allows any operations: measurement, conversion to digital code, etc.) and the subsequent relatively slow reading.

Известен масштабно-временной преобразователь однократных сигналов [1] содержащий коаксиальную линию задержки с отводами, к которым подключены управляемые импульсами с генератора строб-импульсов ключи-смесители, с выходов которых дискретные значения выборок исследуемого сигнала поступают на усилители-расширители, не нарушающие их амплитудного соотношения. При помощи коммутатора производится относительно медленное считывание дискретных значений выборок. На выходе коммутатора получают исследуемый сигнал в эквивалентом масштабе времени. A known time-scale converter of single signals [1] containing a coaxial delay line with taps, to which are connected mixer keys controlled by pulses from a strobe pulse generator, from the outputs of which discrete sample values of the signal under investigation are sent to amplifiers-extenders that do not violate their amplitude ratio . Using the switch, relatively discrete sampling values are read relatively slowly. At the output of the switch receive the investigated signal in an equivalent time scale.

Устройство [1] при измерении формы импульсных сигналов субнано- и пикосекундного диапазона длительности характеризуется высокой погрешностью, что по существу делает его непригодным. The device [1] when measuring the shape of the pulsed signals of the subnano and picosecond range of duration is characterized by a high error, which essentially makes it unsuitable.

Известно устройство [2] разработка заявителя для регистрации однократных и редкоповторяющихся сигналов, в котором канал преобразования состоит из последовательно соединенных порогового элемента и преобразователя интервал-код, соединенного с блоком памяти. A device [2] is known for developing an applicant for registering single and rarely repeated signals, in which the conversion channel consists of a series-connected threshold element and an interval-code converter connected to a memory unit.

В известном устройстве [3] разработка заявителя снижена погрешность преобразования при обеспечении относительно высокого быстродействия, что достигнуто введением широкополосных несимметричных делителей напряжения. In the known device [3], the development of the applicant has reduced the conversion error while providing relatively high speed, which is achieved by the introduction of broadband asymmetric voltage dividers.

Общим недостатком устройств [1 и 2] является увеличение погрешности преобразования при расширении полосы частот исследуемого сигнала. Экспериментально установлено, что при достижении верхней граничной частоты полосы пропускания fв значения 1 1,5 ГГц погрешность составляет 10%
Как следует из вышесказанного, одной из основных проблем при разработке цифровых измерителей формы и параметров импульсных сигналов нано- и пикосекундного диапазона является получение последовательности стробирующих импульсов, жестко привязанных к исследуемому однократному или периодическому сигналы. Эта проблема относится как к измерению однократных, так и периодических сигналов, так как режим стробирования возможен как в реальном, так и в эффективном времени [1]
В стробоскопических осциллографах эта проблема решается путем организации внутреннего цикла формирования стробирующих импульсов, период которого может быть значительно больше периода следования исследуемых импульсов [4]
Обработка однократных импульсных сигналов нано- и пикосекундного диапазона цифровым способом накладывает ряд дополнительных сложностей, связанных с тем, что исследуемый сигнал единственный.
A common disadvantage of the devices [1 and 2] is the increase in the conversion error when expanding the frequency band of the signal under study. It was experimentally established that when the upper cutoff frequency of the passband f is reached at a value of 1.5 GHz, the error is 10%
As follows from the above, one of the main problems in the development of digital shape meters and parameters of pulsed signals of the nano and picosecond range is to obtain a sequence of strobe pulses that are rigidly tied to the studied single or periodic signals. This problem applies both to the measurement of single and periodic signals, since the gating mode is possible both in real time and in effective time [1]
In stroboscopic oscilloscopes, this problem is solved by organizing the internal cycle of the formation of strobe pulses, the period of which can be significantly longer than the period of the studied pulses [4]
Digital processing of single pulsed signals of the nano and picosecond range imposes a number of additional difficulties associated with the fact that the signal under study is unique.

Обработка однократных оптических импульсных сигналов может проводиться как традиционными способами, т.е. преобразование на фотоприемнике и далее исследование сигнала цифровым или аналоговым осциллографированием, так и с использованием волоконно-оптической техники обработки и преобразования сигналов. Processing of single optical pulse signals can be carried out as in traditional ways, i.e. conversion at the photodetector and further study of the signal by digital or analog oscillography, and using fiber-optic processing and signal conversion techniques.

Использование оптических средств позволяет упростить электронную часть измерителя формы и параметров однократного импульсного сигнала, повысить точность и улучшить временное разрешение. The use of optical means makes it possible to simplify the electronic part of the measuring instrument of the shape and parameters of a single pulse signal, to increase accuracy and improve the time resolution.

Перспективным является использование оптического циркуляционного контура на волоконно-оптическом кабеле (ВОК), рассмотренного в [5] для преобразования однократного импульсного сигнала в квазипериодическую последовательность и исследование в эффективном времени. It is promising to use an optical circulation circuit on a fiber-optic cable (FOC), considered in [5] for converting a single pulse signal into a quasiperiodic sequence and to study it in effective time.

В авт. св. [6] рассматривается устройство измерителя длительности одиночных оптических импульсов на основе оптического контура, содержащее светоделитель, циркуляционный оптический контур, в который включен двухвходовой оптический элемент И, первый вход которого связан со светоделителем-раздвоителем непосредственно, а второй через оптическую задержку, причем выходное излучение элемента И совпадает с направлением циркуляции измеряемого светового импульса, позволяющим уменьшить погрешность измерения до величины Δt где Δt временной сдвиг, определяемый внутренней линией оптической задержки. In auth. St. [6] describes a device for measuring the duration of single optical pulses based on an optical circuit, containing a beam splitter, a circulation optical circuit, which includes a two-input optical element And, the first input of which is connected to the beam splitter-bifurcator directly, and the second through an optical delay, and the output radiation of the element And it coincides with the direction of circulation of the measured light pulse, allowing to reduce the measurement error to the value Δt where Δt is the time shift, determined optical delay yaemy inner line.

Использование оптического циркуляционного контура на волоконно-оптическом кабеле с малым затуханием и дисперсией и других элементов волоконной техники позволяет провести эффективное преобразование однократного импульсного сигнала в квазипериодическую последовательность, сохранить форму и параметры импульсов в последовательности, неизменной с временным разрешением до десятков пикосекунд. The use of an optical circulation circuit on a fiber-optic cable with low attenuation and dispersion and other elements of fiber technology makes it possible to efficiently convert a single pulse signal into a quasiperiodic sequence, to save the shape and parameters of the pulses in a sequence unchanged with a time resolution of up to tens of picoseconds.

Исследование полученной последовательности в эффективном времени вновь ставит проблему получения последовательности стробирующих импульсов, жестко привязанной к последовательности основных импульсов и имеющей период следования Тс То + Δt где Δt шаг дискретизации, связанный с требуемым временным разрешением.The study of the obtained sequence in effective time again poses the problem of obtaining a sequence of gating pulses, rigidly tied to the sequence of main pulses and having a repetition period T with T о + Δt where Δt is the sampling step associated with the required time resolution.

Так для исследования сигналов в полосе частот до 1 ГГц необходимо иметь Δt 100 пс, а нестабильность временного положения стробирующих импульсов относительно основных (джиттер) δt ≃ 1 пс. Кроме того, для формирования последовательности стробирующих импульсов нет возможности организовать длительный цикл синхронизации, как это делается в стробоскопических осциллографах, так как число импульсов квазипериодической последовательности ограничено.So, to study signals in the frequency band up to 1 GHz, it is necessary to have Δt 100 ps, and the instability of the temporary position of the strobe pulses relative to the main ones (jitter) δ t ≃ 1 ps. In addition, for the formation of a sequence of strobe pulses, it is not possible to organize a long synchronization cycle, as is done in stroboscopic oscilloscopes, since the number of pulses of a quasiperiodic sequence is limited.

Создать устройство синхронизации, удовлетворяющее приведенным требованиям, с использованием только электронной схемотехники и элементной базы, не представляется возможным. To create a synchronization device that meets the above requirements, using only electronic circuitry and the element base, is not possible.

Наиболее близким по решаемой задаче является устройство для регистрации формы однократных импульсов [3] по конструктивному выполнению устройство [6] для измерения параметров (длительности) оптических одиночных импульсов, содержащее основной оптический контур, светоделитель-раздвоитель, элемент оптической задержки. Оптический циркуляционный контур в нем выполнен с использованием стопроцентных отражающих зеркал, обратной призмы, усилителя интенсивности света и т. д. Closest to the problem being solved is a device for registering the shape of single pulses [3] by design, a device [6] for measuring the parameters (duration) of optical single pulses, containing the main optical circuit, a beam splitter-splitter, an optical delay element. The optical circulation circuit in it is made using 100% reflective mirrors, a reverse prism, an light intensity amplifier, etc.

Целью изобретения является расширение полосы пропускания регистрируемых сигналов при обеспечении удовлетворительно низкой погрешности. The aim of the invention is to expand the bandwidth of the recorded signals while providing a satisfactorily low error.

Цель изобретения заключается в устройстве для регистрации однократных оптических и электрических импульсных сигналов, содержащем основной оптический циркуляционный контур, подключенный к оптическому ответвителю, светоделитель-раздвоитель, оптический элемент задержки, достигается тем, что в устройство введены дополнительный оптический циркуляционный контур, подключенный к дополнительному оптическому ответвителю, блок формирования стробирующих импульсов и блок выборки и хранения, причем вход светоделителя-раздвоителя через коммутатор соединен с информационными входами устройства, первый и второй выходы с основным и дополнительным ответвителем, выход дополнительного ответвителя напрямую, а выход основного через оптический элемент задержки соединены с первым и вторым фотодетекторами соответственно, выход второго фотодетектора соединен с первым входом блока выборки и хранения, выход первого фотодетектора через блок формирования стробирующих импульсов с вторым входом блока выборки и хранения, выход которого является информационным выходом устройства. The purpose of the invention is a device for recording single optical and electrical pulsed signals, comprising a main optical circulation circuit connected to an optical coupler, a beam splitter, an optical delay element, is achieved by introducing an additional optical circulation circuit connected to an additional optical coupler into the device , a block for generating strobe pulses and a block for sampling and storage, wherein the input of the beam splitter-splitter through comm the ator is connected to the information inputs of the device, the first and second outputs with the main and additional coupler, the output of the additional coupler directly, and the main output through the optical delay element connected to the first and second photodetectors, respectively, the output of the second photodetector is connected to the first input of the sampling and storage unit, output the first photodetector through the gate pulse generation unit with the second input of the sampling and storage unit, the output of which is the information output of the device.

Сущность изобретения заключается в том, что в предлагаемом устройстве формирование основной и стробирующей последовательностей импульсов из однократного или редкоповторяющегося сигнала производится оптическими средствами, причем период следования импульсов стробирующей последовательности сдвинут на неизвестное и фиксированное время относительно периода следования импульсов основной последовательности. При этом основное время задержки Т tо•i, где tо период следования импульсов основной или стробирующей последовательности, i 1 N, где N максимальное число импульсов в одной из этих последовательностей, формируется оптическими средствами, т. е. практически без искажения формы исследуемого сигнала. Величина дополнительной задержки также формируется оптическими средствами, оптическим элементом задержки.The essence of the invention lies in the fact that in the proposed device, the formation of the main and gate sequences of pulses from a single or rare signal is carried out by optical means, and the pulse repetition period of the gate sequence is shifted by an unknown and fixed time relative to the pulse repetition period of the main sequence. In this case, the main delay time T t о • i, where t is the pulse repetition period of the main or gating sequence, i 1 N, where N is the maximum number of pulses in one of these sequences, is formed by optical means, i.e., practically without distorting the shape of the investigated signal. The amount of additional delay is also generated by optical means, by the optical delay element.

Над электрическими сигналами, сформированными из оптических путем преобразования на широкополосных фотодетекторах, осуществляется операция временной привязки, дискретизации и хранения полученных выборок, которые могут быть осуществлены без искажения формы исследуемого сигнала с временным разрешением порядка 50 пс. The electrical signals generated from optical signals by conversion on broadband photodetectors carry out the operation of temporal reference, discretization, and storage of the obtained samples, which can be performed without distorting the shape of the signal under study with a temporal resolution of about 50 ps.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие его работу. In FIG. 1 presents a diagram of the proposed device; in FIG. 2 is a timing diagram illustrating its operation.

Устройство состоит из коммутатора 1, оптического раздвоителя 2, направленных ответвителей 3 и 4, оптических циркуляционных контуров 5 и 6, элемента оптической задержки 7, быстродействующих фотодетекторов 8 и 9, блока выборки и хранения 10, блока формирования стробирующих импульсов 11, лазерного диода 12. The device consists of a switch 1, an optical splitter 2, directional couplers 3 and 4, optical circulation loops 5 and 6, an optical delay element 7, high-speed photodetectors 8 and 9, a sampling and storage unit 10, a gate pulse generating unit 11, and a laser diode 12.

Коммутатор 1 является волоконно-оптическим коммутатором 2 канала 1, в качестве которого может быть использовано, например, оптическое реле ПКО-ПБ05-Т1Х2, выпускаемое ПО "Радиореле". Чтобы с его помощью коммутировать сигнал с электрического входа, сигнал необходимо преобразовать в оптический, подав на быстродействующий лазерный диод 12, например, типа ИЛПН-206 (НТЦ "Микролазер", завод "Полюс"). Switch 1 is a fiber-optic switch 2 of channel 1, for which, for example, the optical relay PKO-PB05-T1X2, produced by Radio Relay, can be used. In order to use it to switch the signal from the electrical input, the signal must be converted into an optical signal by applying to a high-speed laser diode 12, for example, of the ILPN-206 type (STC "Microlaser", "Polyus" plant).

Оптический раздвоитель 2 является оптическим разветвителем 1•2, выполненным для волоконных линий. Такой разветвитель выпускается рядом предприятий, например НПК перспективных технологий. Направленные ответвители 3 и 4 совместно с оптическими циркуляционными контурами 5 и 6 представляют собой волоконно-оптический узел, выполненный, например, по сплавной технологии с волоконно-оптическим кабелем циркулирующего контура. Направленный ответвитель с циркуляционным контуром, описанный в [5] позволяет получить число циркуляций не менее 30 шт. Optical splitter 2 is an optical splitter 1 • 2, made for fiber lines. Such a splitter is produced by a number of enterprises, for example, NPK advanced technologies. The directional couplers 3 and 4, together with the optical circulation circuits 5 and 6, are a fiber optic assembly made, for example, by alloy technology with a fiber optic cable for the circulating circuit. A directional coupler with a circulation circuit described in [5] allows you to get the number of circulations of at least 30 pcs.

Быстродействующие фотодетекторы 8 и 9 в настоящее время также выпускаются рядом предприятий. Например, можно использовать лавинный фотодиод ЛФДГ-70 с временем нарастания 70 пс, выпускаемый МП "Мэтэк" при заводе "Полюс". Блок выборки и хранения 10 представляет из себя известное устройство, реализованное, например, на запоминающем конденсаторе, формирующее выборки сигнала при воздействии стробирующих импульсов, вырабатываемых в блоке формирования стробирующих импульсов 11, который может состоять из усилителя-ограничителя, быстродействующего компаратора, схемы временной задержки и обострителя импульсов. Подобные устройства реализованы в серийных стробоскопических осциллографах и рассмотрены, например, в техническом описании к стробоскопическому осциллографу С1-122; ЯЧС-100 блок двухканального стробоскопического преобразователя ГВ2.206.120 ТО. High-speed photodetectors 8 and 9 are also currently available from a number of enterprises. For example, you can use the avalanche photodiode LFDG-70 with a rise time of 70 ps, produced by MP “Metek” at the factory “Polyus”. The sampling and storage unit 10 is a known device implemented, for example, on a storage capacitor, which generates signal samples when exposed to the strobe pulses generated in the strobe pulse generating unit 11, which may consist of a limiter amplifier, a high-speed comparator, a time delay circuit, and pulse sharpener. Such devices are implemented in serial stroboscopic oscilloscopes and are considered, for example, in the technical description for the C1-122 stroboscopic oscilloscope; YaChS-100 block of the two-channel stroboscopic converter GV2.206.120 TO.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

На входе устройства имеется коммутатор 1, который позволяет подавать в схему либо оптический импульс, либо оптический аналог электрического импульса, преобразованный на лазерном диоде 12. Далее входной сигнал в виде однократного оптического импульса раздваивается оптическим раздвоителем 2 и через направленные ответвители 3 и 4 поступает на основной оптический циркуляционный контур 5 и дополнительный оптический циркуляционный контур 6, которые представляют из себя замкнутые кольца из волоконно-оптического кабеля с разными длинами. Образованные в результате циркуляции однократного сигнала в замкнутых оптических контурах квазипериодические последовательности оптических импульсов выводятся через направленные ответвители 3 и 4 из оптических контуров 5 и 6. Последовательность оптических импульсов с основного контура 5, имеющая период следования импульсов То (фиг. 2, а), задерживается элементом оптической задержки 7 на величину t31, преобразуется в электрические сигналы быстродействующим фотодетектором 8 и поступает в блок выборки и хранения 10 (фиг. 2, в). Последовательность оптических импульсов с дополнительного контура 6, имеющая период следования импульсов Тс То + Δt (фиг. 2, б), преобразуется в электрический сигнал бестродействующим фотодетектором 9 и поступает в блок формирования стробирующих импульсов 11, где формируется последовательность стробирующих импульсов с тем же периодом Тс и поступает также в устройство выборки и хранения 10 (фиг. 2, д).At the input of the device there is a switch 1, which allows you to feed either an optical pulse or an optical analogue of an electrical pulse converted to a laser diode 12. The input signal in the form of a single optical pulse is bifurcated by an optical splitter 2 and fed through the directional couplers 3 and 4 to the main optical circulation loop 5 and an additional optical circulation loop 6, which are closed rings of fiber optic cable with different lengths. The quasiperiodic sequences of optical pulses formed as a result of the circulation of a single signal in closed optical circuits are output through the directional couplers 3 and 4 from the optical circuits 5 and 6. The sequence of optical pulses from the main circuit 5 having the pulse repetition period To (Fig. 2a) is delayed optical delay element 7 by a value of t 31 is converted into electrical signals by a high-speed photodetector 8 and enters the sampling and storage unit 10 (Fig. 2, c). The sequence of optical pulses from the additional circuit 6, having a pulse repetition period T with T o + Δt (Fig. 2, b), is converted into an electrical signal by a silent photodetector 9 and enters the block for generating strobe pulses 11, where a sequence of strobe pulses with the same period T with and also enters the sampling and storage device 10 (Fig. 2, d).

Время задержки t32 в блоке 11 устанавливается таким, чтобы первый стробирующий импульс попал на начальный участок первого импульса исследуемого сигнала в интервале от 0 до Δt, т. е. t1 t32 t31 ≅ Δt. В приведенном описании величина Δt, равная разности периодов циркуляции импульсов в основном и дополнительном контурах, эквивалентна шагу дискретизации входного импульсного сигнала с периодом tд = Δt.
Таким образом, в блок выборки и хранения 10 подаются обрабатываемый сигнал в виде квазипериодической последовательности импульсов копий входного импульса с периодом То и последовательность стробирующих импульсов с периодом Тс То + Δt, что и обеспечивает правильную работу блока выборки и хранения 10 с шагом дискретизации Δt.
На выходе блока выборки и хранения 10 имеется последовательность расширенных импульсных выборок из входного сигнала (фиг. 2, д), взятых с шагом Δt и подвергнутых трансформации временного масштаба с коэффициентом трансформации q = Tc/Δt, что позволит в последующих блоках преобразовать выборки в цифровой вид, подать на персональный компьютер (ПК) для программно-математической обработки. В результате такой обработки будет восстановлена форма исследуемого импульса Pвх(t), а также вычислены такие его параметры, как амплитуда, длительность на полувысоте, время нарастания и другие.
The delay time t 32 in block 11 is set so that the first gating pulse falls on the initial section of the first pulse of the signal under study in the range from 0 to Δt, i.e., t 1 t 32 t 31 ≅ Δt. In the above description, the value of Δt, equal to the difference between the periods of the circulation of pulses in the primary and secondary circuits, is equivalent to the sampling step of the input pulse signal with a period t d = Δt.
Thus, the processed signal in the form of a quasiperiodic sequence of pulses of copies of the input pulse with a period T o and a sequence of strobe pulses with a period T with T o + Δt are supplied to the sample and storage unit 10, which ensures the correct operation of the sample and storage block 10 with a sampling step Δt.
At the output of the sampling and storage unit 10, there is a sequence of extended pulse samples from the input signal (Fig. 2, e) taken with a step Δt and subjected to a time-scale transformation with a transformation coefficient q = T c / Δt, which will allow to convert the samples into subsequent blocks digital view, filed on a personal computer (PC) for mathematical software processing. As a result of such processing, the shape of the studied pulse P in (t) will be restored, and its parameters such as amplitude, half-maximum duration, rise time, and others will be calculated.

Положительным эффектом, возникающим при использовании предлагаемого устройства является расширение полосы пропускания тракта регистрации однократных оптических и электрических импульсных сигналов, достигаемое при значительном упрощении регистрирующей части: все устройство может быть выполнено в виде небольшого блока, сопрягаемого с ПК по стандартной магистрали. Достижимое временное разрешение определяется величиной Δt, которая фактически определяется различием длины основного и дополнительного циркуляционных контуров

Figure 00000002

где l1 длина основного оптического контура;
l2 длина дополнительного оптического контура;
Vр скорость распространения света в волокне оптических контуров.A positive effect arising from the use of the proposed device is the expansion of the bandwidth of the registration path of single optical and electrical pulsed signals, achieved with a significant simplification of the recording part: the entire device can be made in the form of a small block, interfaced with a PC via a standard highway. The achievable time resolution is determined by Δt, which is actually determined by the difference in the length of the main and additional circulation circuits
Figure 00000002

where l 1 the length of the main optical circuit;
l 2 the length of the additional optical circuit;
V p is the speed of light propagation in the fiber of the optical circuits.

Если l2 l1 1 см, Vр 2•108 м/с, то Δt 50 пс, что соответствует верхней граничной частоте fв в спектре исследуемого с помощью предлагаемого устройства сигнала в соответствии с теоремой Котельникова fв = 1/2Δt = 10 ГГц.
В связи с использованием в тракте прохождения сигнала волоконных элементов и линий задержки, полоса пропускания которых не менее чем на порядок превышает полосу пропускания соответствующих электрических аналогов, основной составляющей погрешности измерения формы и параметров исследуемого сигнала предлагаемым устройством является погрешность масштабно-временного преобразования, аналогичная погрешности измерения параметров сигнала стробоскопическими осциллографами. Так для осциллографа С1-122 с блоками ЯЧС-100 и ЯЧС-101 основная погрешность коэффициентов отклонения и развертки составляет 4 10% в зависимости от значений этих коэффициентов.
If l 2 l 1 1 cm, V p 2 • August 10 m / s, then Δt 50 ps, which corresponds to the upper limiting frequency f in the spectrum of the test using the proposed device signal in accordance with the theorem Kotel'nikova f s = 1 / 2Δt = 10 GHz
Due to the use of fiber elements and delay lines in the signal path, the bandwidth of which is no less than an order of magnitude greater than the bandwidth of the corresponding electrical analogs, the main component of the measurement error of the shape and parameters of the signal under study is the proposed device is the error of the time-scale transformation similar to the measurement error signal parameters with stroboscopic oscilloscopes. So for the C1-122 oscilloscope with YaChS-100 and YaChS-101 blocks, the basic error of the deviation and sweep coefficients is 4 10% depending on the values of these coefficients.

Погрешность измерения с помощью предлагаемого устройства будет мала, так как она связана, в основном, с выработкой временного сдвига Δt в оптических циркуляционных контурах 5, 6 и оптической задержкой в блоке 7 и определяется стабильностью скорости распространения оптических волн в волоконно-оптическом кабеле, которая очень высока. В блоке формирования стробирующих импульсов 11 производится также небольшая регулируемая задержка сигнала электронным способом, но она существенно не влияет на погрешность всего устройства. The measurement error using the proposed device will be small, since it is mainly associated with the generation of a time shift Δt in the optical circuits 5, 6 and the optical delay in block 7 and is determined by the stability of the propagation speed of optical waves in the fiber optic cable, which is very high. In the block forming the strobe pulses 11 is also a small adjustable delay of the signal electronically, but it does not significantly affect the error of the entire device.

Величину погрешности 10% можно принять в качестве верхней оценки погрешности измерения параметров сигналов с помощью предлагаемого устройства. The error value of 10% can be taken as the upper estimate of the error in measuring signal parameters using the proposed device.

Таким образом, предлагаемое устройство характеризуется наилучшими основными параметрами в сравнении с известными, решающими ту же задачу. Thus, the proposed device is characterized by the best basic parameters in comparison with the known, solving the same problem.

Литература
1. Грязнов М. И. Гуревич М. Л. и Рябинин Ю. А. Измерение параметров импульсов. Радио и связь, 1991.
Literature
1. Gryaznov M. I. Gurevich M. L. and Ryabinin Yu. A. Measurement of pulse parameters. Radio and communications, 1991.

2. Авторское свидетельство N 501363, кл. G 01 R 19/04, 1973. 2. Copyright certificate N 501363, cl. G 01 R 19/04, 1973.

3. Патент N 1422857, кл. G 01 R 29/02. 3. Patent N 1422857, cl. G 01 R 29/02.

4. Найденов А. И. и Новопольский В. А. Электронно-лучевые осциллографы. Энергоатомиздат, 1983. 4. Naydenov A. I. and Novopolsky V. A. Electron beam oscilloscopes. Energoatomizdat, 1983.

5. Newton S. A. Howland R. S. Jackson K. P. and Shaw H. J. Hight-speed pulse generator using single mode fibre reciculating delay lines. - Electron.Lett. vol. 19, p. 756, 1983. 5. Newton S. A. Howland R. S. Jackson K. P. and Shaw H. J. Hight-speed pulse generator using single mode fiber reciculating delay lines. - Electron.Lett. vol. 19, p. 756, 1983.

6. Авторское свидетельство N 571788, кл. G 04 F 13/02, 1973. 6. Copyright certificate N 571788, cl. G 04 F 13/02, 1973.

Claims (2)

1. Устройство для регистрации формы однократных оптических и электрических импульсных сигналов, содержащее основной оптический циркуляционный контур, подключенный к основному оптическому ответвителю, светоделитель-раздвоитель, оптический элемент задержки, отличающееся тем, что в него введены оптический коммутатор, фотодетекторы, дополнительный оптический циркуляционный контур, подключенный к дополнительному оптическому ответвителю, блок формирования стробирующих импульсов и блок выборки и хранения, причем вход светоделителя-раздвоителя через оптический коммутатор соединен с информационными входами устройства, первый и второй выходы с основным и дополнительным оптическими ответвителями соответственно, выход дополнительного оптического ответвителя напрямую, а выход основного оптического ответвителя через оптический элемент задержки соединены с первым и вторым фотодетектором соответственно, выход второго фотодетектора соединен с первым входом блока выборки и хранения, выход первого фотодетектора через блок формирования стробирующих импульсов с вторым входом блока выборки и хранения, выход которого является информационным выходом устройства. 1. A device for recording the shape of a single optical and electrical pulsed signals, comprising a main optical circulation circuit connected to the main optical coupler, a beam splitter-splitter, an optical delay element, characterized in that an optical switch, photodetectors, an additional optical circulation circuit are introduced therein, connected to an additional optical coupler, a gate pulse generation unit and a sampling and storage unit, the beam splitter input being divided the carrier through the optical switch is connected to the information inputs of the device, the first and second outputs are with the main and additional optical couplers, respectively, the output of the additional optical coupler is directly, and the output of the main optical coupler through the optical delay element is connected to the first and second photodetector, respectively, the output of the second photodetector is connected to the first input of the sampling and storage unit, the output of the first photodetector through the gate generating unit with the second input ohm block sampling and storage, the output of which is the information output of the device. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что основной и дополнительный оптические циркуляционные контуры выполнены на волоконно-оптических кабелях (ВОК) в виде замкнутых колец и имеют периоды циркуляции, определяемые длиной ВОК в кольце Т0 и T0+Δt соответственно.2. The device according to claim 1, characterized in that the primary and secondary optical circuits are made on fiber optic cables (FOC) in the form of closed rings and have circulation periods determined by the length of the FOC in the ring T 0 and T 0 + Δt, respectively.
RU95121779A 1995-12-21 1995-12-21 Device which records shape of single optical or electric pulse signals RU2100815C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95121779A RU2100815C1 (en) 1995-12-21 1995-12-21 Device which records shape of single optical or electric pulse signals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95121779A RU2100815C1 (en) 1995-12-21 1995-12-21 Device which records shape of single optical or electric pulse signals

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2100815C1 true RU2100815C1 (en) 1997-12-27
RU95121779A RU95121779A (en) 1998-02-10

Family

ID=20175010

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU95121779A RU2100815C1 (en) 1995-12-21 1995-12-21 Device which records shape of single optical or electric pulse signals

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2100815C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SU, авторское свидетельство, 571788, кл. G 04 F 13/02, 1977. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0617793B1 (en) Digital sampling of individual pulses
Coppinger et al. Photonic time stretch and its application to analog-to-digital conversion
US5177630A (en) Method and apparatus for generating and transferring high speed data for high speed testing applications
US6100831A (en) Optoelectronic analog-to-digital converter using wavelength division multiplexing
US6433715B2 (en) High-speed serial-to-parallel and analog-to-digital conversion
WO2016061838A1 (en) Method for measuring mismatching of ultra-high-speed photonic sampling clock in multiple channels, and measurement and compensation device
US6236344B1 (en) AC and DC bipolar voltage source using quantized pulses
US3903477A (en) Network time domain measurement system
RU2100815C1 (en) Device which records shape of single optical or electric pulse signals
US5909659A (en) Measurement method for optical short-pulse waveform
CA1303149C (en) Optical fiber device for generating light pulses
EP4266063A1 (en) Electrical signal sampling apparatus
US6288529B1 (en) Timing generation circuit for an electro-optic oscilloscope
Xue et al. High precision linear frequency modulation ranging system based on semiconductor laser
JPH0682140B2 (en) TDR device
US5614834A (en) Sampling receivers
Ireland et al. Josephson arbitrary waveform system with optoelectronic drive
Wang et al. Analysis of electro-optical intensity modulator for bunch arrival-time monitor at SXFEL
JP5372447B2 (en) Sampling device and signal monitor
Bennett et al. Subpicosecond single-shot waveform measurement using temporal imaging
RU2159446C1 (en) Stroboscopic transducer calibration process
SU1224645A1 (en) Meter of optical cable transfer characteristic
RU2020445C1 (en) Device for measuring bandwidth of optical fiber cable
JPH09288011A (en) Measurement device for optical signal waveform
SU1711234A2 (en) Analog memory tester