RU2620589C1

RU2620589C1 - Device for detecting pulse ionizing and pulse optical radiation with transmission on focl

Info

Publication number: RU2620589C1
Application number: RU2016107963A
Authority: RU
Inventors: Николай Георгиевич Игнатьев; Павел Сергеевич Крапива; Кирилл Евгеньевич Коротков; Илья Николаевич Москаленко
Priority date: 2016-03-04
Filing date: 2016-03-04
Publication date: 2017-05-29

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.

SUBSTANCE: device for detecting pulse ionizing and pulse optical radiation with transmission on the FOCL contains N≥1 channels, each channel of which consists of a laser module, an input single-mode fiber, an output single-mode fiber, an electro-optical intensity modulator in accordance with the Mach-Zehnder interferometer scheme, a power source for supplying a constant voltage to the modulator shift electrodes, an optical receiver and a digitizer.

EFFECT: increasing the form recovery accuracy of the detected pulse ionizing radiation.

3 dwg

Description

Изобретение относится к системам регистрации импульсного ионизирующего и импульсного оптического излучения микро-, наносекундного временного диапазона и передаче по волоконно-оптическим линиям связи (ВОЛС) с использованием внешней модуляции излучения и может быть использовано для восстановления формы регистрируемого импульсного ионизирующего или импульсного оптического излучения по оптическому аналогу.The invention relates to systems for recording pulsed ionizing and pulsed optical radiation of the micro-, nanosecond time range and transmission via fiber-optic communication lines (FOCL) using external radiation modulation and can be used to restore the shape of the recorded pulsed ionizing or pulsed optical radiation using an optical analog .

Функция пропускания электрооптического модулятора интенсивности по схеме интерферометра Маха-Цандера (далее по тексту модулятор) (зависимость пропускания модулятора от приложенного к электрическому сигнальному входу напряжения) по форме близка к синусоидальной. Поэтому при передаче аналоговых сигналов с использованием таких модуляторов для точного восстановления формы передаваемого сигнала необходимо знать как функцию пропускания (заранее определенную), так и рабочую точку модулятора (пропускание модулятора при отсутствии напряжения на электрическом сигнальном входе). Изменение интенсивности на выходе модулятора при подаче сигнала на электрический сигнальный вход модулятора зависит от положения рабочей точки модулятора. Дрейф рабочей точки (изменение пропускания модулятора с течением времени при отсутствии напряжения на электрическом сигнальном входе модулятора) вызван тепловыми процессами в модуляторе (поглощение лазерного излучения в модуляторе, изменение температуры модулятора и т.д.), поэтому требуется постоянный контроль и стабилизация рабочей точки. В качестве рабочей точки чаще всего выбирают минимум, максимум или середину склона функции пропускания модулятора, так как эти точки наиболее просто поддаются настройке и контролю при помощи специализированных устройств (контроллеров рабочей точки).The transmission function of the electro-optical intensity modulator according to the scheme of the Mach-Zander interferometer (hereinafter referred to as the modulator) (the dependence of the transmission of the modulator on the voltage applied to the electrical signal input) is nearly sinusoidal in shape. Therefore, when transmitting analog signals using such modulators to accurately restore the shape of the transmitted signal, it is necessary to know both the transmission function (predetermined) and the operating point of the modulator (transmission of the modulator in the absence of voltage at the electrical signal input). The change in intensity at the output of the modulator when a signal is applied to the electrical signal input of the modulator depends on the position of the operating point of the modulator. The drift of the operating point (a change in the transmittance of the modulator over time in the absence of voltage at the electrical signal input of the modulator) is caused by thermal processes in the modulator (absorption of laser radiation in the modulator, changing the temperature of the modulator, etc.), therefore, constant monitoring and stabilization of the operating point is required. Most often, the minimum, maximum or middle slope of the modulator transmission function is chosen as the operating point, since these points are most easily set up and controlled using specialized devices (operating point controllers).

Определение рабочей точки и функции пропускания для одного модулятора основано на подаче калибровочного электрического сигнала заранее известной формы на электрический сигнальный вход модулятора непосредственно перед подачей на тот же вход передаваемого (информационного) электрического сигнала, при этом амплитуда калибровочного электрического сигнала должна быть равна или превышать амплитуду передаваемого сигнала. По изменению оптического сигнала после модулятора, вызванному воздействием калибровочного электрического сигнала, точно определяются рабочая точка и функция пропускания модулятора, а по полученным значениям рабочей точки и функции пропускания производится точное восстановление передаваемого (информационного) электрического сигнала. Метод также применим при многоканальной (N>1) (многоранговой) передаче сигнала, при этом определение рабочей точки и функции пропускания модулятора для каждого канала передачи производится аналогичным способом.The determination of the operating point and the transmission function for one modulator is based on the supply of a calibration electric signal of a known shape to the electrical signal input of the modulator immediately before applying the transmitted (information) electric signal to the same input, while the amplitude of the calibration electric signal must be equal to or greater than the amplitude of the transmitted signal. By changing the optical signal after the modulator caused by the influence of the calibration electric signal, the operating point and the transmittance function of the modulator are precisely determined, and from the obtained values of the working point and the transmitting function, the transmitted (information) electric signal is accurately restored. The method is also applicable for multi-channel (N> 1) (multi-rank) signal transmission, while the determination of the operating point and the modulator transmission function for each transmission channel is carried out in a similar way.

Известна система передачи аналогового сигнала по ВОЛС, в которой задание и контроль рабочей точки модулятора осуществляется при помощи специализированного устройства - контроллера рабочей точки и дополнительного источника оптического излучения, описанная в работе Limin Л «А Novel Electro-Optic Measurement System using Multiple Wavelengths» Submitted in Partial Fulfillment of the Requirement for the Degree Doctor of Philosophy, University of Rochester Rochester, New York 2011 (www.ofuturescholar.com//paperpage?docid=574429), где для настройки и стабилизации рабочей точки модулятора используется излучение одного лазерного диода и контроллер рабочей точки, а для передачи информационного сигнала используется излучение лазерного диода с другой длиной волны. Для разделения излучений диодов используются WDM-разветвители. Для восстановления сигнала используется заранее определенная функция пропускания модулятора.There is a known system for transmitting an analog signal via FOCL, in which the modulator operating point is set and controlled using a specialized device - the operating point controller and an additional optical radiation source, described in Limin L. Novel Electro-Optic Measurement System using Multiple Wavelengths. Submitted in Partial Fulfillment of the Requirement for the Degree Doctor of Philosophy, University of Rochester Rochester, New York 2011 (www.ofuturescholar.com//paperpage?docid=574429), where one laser diode radiation and a controller are used to adjust and stabilize the operating point of the modulator working t hibernation, and for transmitting the information signal using laser diode radiation at a different wavelength. To separate the radiation of the diodes, WDM splitters are used. To restore the signal, a predetermined modulator transmission function is used.

Недостатком этой системы является необходимость использования двух источников оптического излучения (лазерных диодов), WDM-разветвителей и контроллера рабочей точки, что увеличивает стоимость системы передачи.The disadvantage of this system is the need to use two sources of optical radiation (laser diodes), WDM-splitters and an operating point controller, which increases the cost of the transmission system.

Известна система передачи аналогового сигнала по ВОЛС, в которой задание и контроль рабочей точки модулятора осуществляется при помощи контроллера рабочей точки без использования дополнительного источника оптического излучения, описанная в работе W.R. Donaldson et al., «A single-shot, multiwavelength electro-optic data-acquisition system for inertial confinement fusion applications (invited)», Rev. Sci. Instrum. 83, 10D726 (2012), где для настройки и стабилизации рабочей точки модулятора и передачи информационного сигнала используется излучение одного и того же лазерного диода. Из непрерывного излучения лазерного диода при помощи акустооптического модулятора вырезаются три прямоугольных импульса, первый используется для настройки рабочей точки модулятора интенсивности, далее напряжение на электродах смещения фиксируется, затем подается второй оптический импульс, на котором производится передача информационного сигнала, затем подается третий оптический импульс, на котором производится проверка положения рабочей точки. Для восстановления сигнала также используется заранее определенная функция пропускания модулятора интенсивности.A known system for transmitting an analog signal over fiber optic link, in which the task and the control of the operating point of the modulator is carried out using the controller of the operating point without using an additional source of optical radiation, described in W.R. Donaldson et al., “A single-shot, multiwavelength electro-optic data-acquisition system for inertial confinement fusion applications (invited)”, Rev. Sci. Instrum. 83, 10D726 (2012), where the radiation of the same laser diode is used to adjust and stabilize the operating point of the modulator and transmit the information signal. Three rectangular pulses are cut out from the continuous radiation of a laser diode using an acousto-optical modulator, the first is used to set the operating point of the intensity modulator, then the voltage at the bias electrodes is fixed, then a second optical pulse is transmitted, on which the information signal is transmitted, and then a third optical pulse is applied to which checks the position of the operating point. To restore the signal, a predefined transmission function of the intensity modulator is also used.

Недостатками данной системы являются необходимость внесения изменений в схему контроллера рабочей точки для фиксации напряжения на электродах сдвига модулятора во время передачи информационного сигнала, необходимость формирования трех прямоугольных оптических импульсов для проведения процедур настройки рабочей точки модулятора и передачи информационного сигнала, длительное время подготовки к передаче информационного сигнала, следствием чего являются усложнение процедуры передачи сигнала и увеличение стоимости системы передачи.The disadvantages of this system are the need to make changes to the circuit of the operating point controller for fixing the voltage on the shift electrode of the modulator during the transmission of the information signal, the need to form three rectangular optical pulses for the procedures for setting the operating point of the modulator and transmission of the information signal, long preparation time for transmission of the information signal , resulting in a complication of the signal transmission procedure and an increase in the cost of the transmission system .

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому (прототипом) является система передачи аналогового сигнала, описанная в работе В.V. Beeman, et al., «Mach-Zehnder Detector System Issues and Enhancements for use on the NIF DANTE X-Ray Diagnostic», LLNL-CONF-657917, SPIE Optics + Photonics 2014 San Diego, CA, United States August 17, 2014 through August 20, 2014, содержащая лазерный диод, акустооптический модулятор, волоконный разветвитель, модуляторы Маха-Цандера, контролер рабочей точки, одномодовый волоконный ответвитель, фотодиод, цифровой осциллограф, вакуумный рентгеновский детектор, где для настройки и контроля положения рабочей точки модулятора используется контроллер рабочей точки, подающий на электроды сдвига модулятора биполярное пилообразное напряжение, и по оптическому отклику на выходе модулятора настраивающий положение рабочей точки модулятора, и производящий периодический контроль положения рабочей точки.The closest technical solution to the proposed (prototype) is an analog signal transmission system described in the work of V.V. Beeman, et al., “Mach-Zehnder Detector System Issues and Enhancements for use on the NIF DANTE X-Ray Diagnostic”, LLNL-CONF-657917, SPIE Optics + Photonics 2014 San Diego, CA, United States August 17, 2014 through August 20, 2014, containing a laser diode, acousto-optic modulator, fiber splitter, Mach-Zander modulators, operating point controller, single-mode fiber coupler, photodiode, digital oscilloscope, X-ray vacuum detector, where the operating point controller is used to adjust and control the position of the modulator operating point applying a bipolar sawtooth voltage to the shear electrodes of the modulator, on the optical response at the output of the modulator adjusts the operating point of the modulator, and producing periodic monitoring of the operating point.

При использовании контроллеров рабочей точки с использованием вспомогательной частоты (принцип dither) для настройки рабочей точки модулятора требуется продолжительное время. В прототипе для сокращения времени настройки на электроды сдвига модулятора подают пилообразный биполярный сигнал с амплитудой ~18 В для определения минимума и максимума пропускания модулятора (значение минимума и максимума оптической мощности на выходе модулятора). Далее происходят настройка рабочей точки модулятора и ее тонкая корректировка. Подача пилообразного напряжения на электроды сдвига и последующая подстройка рабочей точки модулятора занимают время порядка 3,5 с, после чего производится настройка регулируемого оптического ослабителя, который задает необходимый уровень оптической мощности после модулятора, но уже не влияет на напряжение смещения подаваемого на электроды сдвига. Циклы настройки модулятора повторяются каждые 5 с. По заданному положению рабочей точки и предварительно определенной функции пропускания модулятора производится восстановление информационного электрического сигнала по зарегистрированному оптическому сигналу после модулятора.When using operating point controllers using auxiliary frequency (dither principle), it takes a long time to set up the operating point of the modulator. In the prototype, to reduce the tuning time, a sawtooth bipolar signal with an amplitude of ~ 18 V is applied to the shear electrodes of the modulator to determine the minimum and maximum transmission of the modulator (the value of the minimum and maximum optical power at the modulator output). Then, the modulator operating point is adjusted and fine-tuned. The application of a sawtooth voltage to the shear electrodes and subsequent adjustment of the operating point of the modulator takes about 3.5 s, after which an adjustable optical attenuator is set up, which sets the required optical power level after the modulator, but no longer affects the bias voltage supplied to the shear electrodes. Modulator tuning cycles are repeated every 5 s. Given the position of the operating point and the predetermined transmission function of the modulator, the information electric signal is restored from the registered optical signal after the modulator.

Недостатками прототипа является невозможность точного восстановления формы зарегистрированного импульсного ионизирующего излучения по оптическому аналогу, передающемуся по ВОЛС с внешней модуляцией, без проведения процедур настройки и периодического контроля рабочей точки модулятора, а следовательно, без использования специализированных устройств (контроллеров рабочей точки) и без необходимости подачи постоянного оптического излучения на вход модулятора.The disadvantages of the prototype is the inability to accurately restore the shape of the registered pulsed ionizing radiation by an optical analog transmitted via optical fiber optic transmission with external modulation, without performing setup procedures and periodic monitoring of the modulator operating point, and therefore, without the use of specialized devices (operating point controllers) and without the need for constant optical radiation to the input of the modulator.

Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым изобретением, является возможность точного восстановления формы зарегистрированного импульсного ионизирующего излучения по оптическому аналогу, передающемуся по ВОЛС с внешней модуляцией, без проведения процедур настройки и периодического контроля рабочей точки модулятора, а следовательно, без использования специализированных устройств (контроллеров рабочей точки) и без необходимости подачи постоянного оптического излучения на вход модулятора.The technical result provided by the claimed invention is the ability to accurately restore the shape of the recorded pulsed ionizing radiation from an optical analog transmitted via optical fiber optic transmission with external modulation, without performing setup procedures and periodic monitoring of the modulator operating point, and therefore, without the use of specialized devices (operating point controllers) and without the need for constant optical radiation to the input of the modulator.

Технический результат достигается тем, что устройство регистрации импульсного ионизирующего и импульсного оптического излучения с передачей по ВОЛС, содержащее N≥1 каналов, каждый канал которой состоит из лазерного модуля, входного одномодового волокна, выходного одномодового волокна, электрооптического модулятора интенсивности по схеме интерферометра Маха-Цандера, источника питания для подачи постоянного напряжения на электроды сдвига модулятора, приемника оптического излучения и оцифровщика, оптический выход лазерного модуля соединен через входное одномодовое волокно с оптическим входом модулятора, источник питания для подачи постоянного напряжения на электроды сдвига модулятора соединен с электродами сдвига модулятора, оптический информационный выход модулятора соединен через выходное одномодовое волокно с оптическим входом приемника оптического излучения, аналоговый выход которого соединен с аналоговым входом оцифровщика, в каждом из N каналов системы передачи электрический сигнальный вход модулятора соединен с выходом фотоэлемента, оптический вход которого соединен с оптическим выходом источника калибровочного оптического сигнала.The technical result is achieved by the fact that a device for recording pulsed ionizing and pulsed optical radiation transmitted via a fiber optic transmission line containing N≥1 channels, each channel of which consists of a laser module, input single-mode fiber, output single-mode fiber, electro-optical intensity modulator according to the scheme of the Mach-Zander interferometer , a power source for supplying direct voltage to the shear electrodes of the modulator, optical radiation receiver and digitizer, the optical output of the laser module with it is single through an input single-mode fiber with an optical input of the modulator, the power supply for supplying direct voltage to the shift electrodes of the modulator is connected to the shift electrodes of the modulator, the optical information output of the modulator is connected through the output single-mode fiber to the optical input of the optical radiation receiver, the analog output of which is connected to the analog input of the digitizer , in each of the N channels of the transmission system, the electrical signal input of the modulator is connected to the output of the photocell, the optical input to It is connected to the optical output of the calibration optical signal source.

Таким образом, осуществляется последовательная подача на фотоэлемент калибровочного оптического сигнала и регистрируемого информационного сигнала, фотоэлемент преобразует последовательность указанных оптических сигналов в последовательность электрических аналогов указанных оптических сигналов.Thus, a sequential supply of a calibration optical signal and a recorded information signal to the photocell is carried out, the photocell converts the sequence of these optical signals into a sequence of electrical analogs of these optical signals.

Таким образом, может быть проведено восстановление формы электрического аналога регистрируемого информационного сигнала по оптическому аналогу при передаче по ВОЛС с использованием внешней модуляции излучения, заключающееся в том, что происходит предварительное определение передаточной функции и рабочей точки одного модулятора, а именно: предварительно грубо выставляется рабочая точка модулятора путем подачи постоянного напряжения на электроды сдвига, функция пропускания и рабочая точка точно определяются непосредственно перед подачей на электрический сигнальный вход модулятора электрического аналога регистрируемого информационного сигнала, путем подачи на электрический сигнальный вход модулятора электрического аналога калибровочного оптического сигнала заранее известной (например, пилообразной) формы, амплитуда которого больше или равна предполагаемой амплитуде электрического аналога регистрируемого информационного сигнала, а затем в процессе обработки зарегистрированного оптического сигнала после модулятора по известной форме электрического аналога калибровочного оптического сигнала и по изменению оптического сигнала после модулятора, вызванному электрическим аналогом калибровочного оптического сигнала, однозначно определяются функция пропускания и рабочая точка модулятора, после этого, по известному изменению оптического сигнала после модулятора, вызванному приходом электрического аналога регистрируемого информационного сигнала, и полученной ранее функции пропускания модулятора, восстанавливается форма электрического аналога регистрируемого информационного сигнала, а следовательно. и форма регистрируемого информационного сигнала. Метод также применим при многоканальной (N>1) (многоранговой) передаче сигнала, при этом определение рабочей точки и функции пропускания модулятора для каждого канала передачи производится аналогичным способом.Thus, the shape of the electrical analogue of the recorded information signal can be reconstructed from the optical analogue during transmission via fiber optic transmission using external radiation modulation, which consists in the preliminary determination of the transfer function and the operating point of one modulator, namely: the operating point is previously roughly set modulator by applying a constant voltage to the shear electrodes, the transmission function and the operating point are precisely determined immediately before feeding an electric analogue of the registered analogue signal to the electrical signal input of the modulator by supplying to the electrical signal of the modulator electric analogue a calibration optical signal of a known (e.g. sawtooth) shape, the amplitude of which is greater than or equal to the expected amplitude of the electrical analogue of the recorded information signal, and then in the process processing the registered optical signal after the modulator according to a known form of electrical analog ha of the calibration optical signal and the change in the optical signal after the modulator caused by the electrical analogue of the calibration optical signal, the transmission function and the operating point of the modulator are uniquely determined, after which, by the known change in the optical signal after the modulator caused by the arrival of the electrical analog of the recorded information signal, and previously obtained the modulator transmission function, the shape of the electrical analogue of the recorded information signal is restored, and consequently. and the shape of the recorded information signal. The method is also applicable for multi-channel (N> 1) (multi-rank) signal transmission, while the determination of the operating point and the modulator transmission function for each transmission channel is carried out in a similar way.

Поскольку подача на вход модулятора электрического аналога калибровочного оптического сигнала, а значит определение рабочей точки и функции пропускания модулятора, происходит непосредственно перед моментом прихода электрического аналога регистрируемого информационного сигнала, это в свою очередь позволяет пренебречь дрейфом рабочей точки модулятора за время между приходом электрических аналогов калибровочного оптического и регистрируемого информационного сигналов, а следовательно, дает возможность отказаться от использования специализированных устройств для постоянного контроля рабочей точки модулятора.Since the input of the electric analogue of the calibration optical signal to the modulator input, which means the determination of the operating point and the modulator transmission function, occurs immediately before the arrival of the electrical analogue of the recorded information signal, this in turn allows us to neglect the drift of the operating point of the modulator during the time between the arrival of the electrical analogs of the calibration optical and recorded information signals, and therefore, makes it possible to refuse to use petsializirovannyh devices for continuous monitoring of the working point of the modulator.

На фиг. 1 приведена схема одного канала системы передачи и восстановления электрического сигнала по оптическому аналогу при передаче по ВОЛС с использованием внешней модуляции излучения, для реализации способа передачи и восстановления электрического сигнала по оптическому аналогу.In FIG. Figure 1 shows a diagram of one channel of a system for transmitting and restoring an electric signal via an optical analog when transmitting via FOCL using external radiation modulation, to implement a method for transmitting and restoring an electric signal from an optical analog.

На фиг. 2 представлен пример осциллограммы электрического сигнала, поступающего на электрический сигнальный вход модулятора.In FIG. 2 shows an example of a waveform of an electrical signal input to an electrical signal input of a modulator.

На фиг. 3 приведена осциллограмма оптического сигнала на выходе модулятора.In FIG. Figure 3 shows the waveform of the optical signal at the output of the modulator.

На представленных фиг. 1-3:In the FIGS. 1-3:

1 - лазерный модуль (источник оптического излучения); 2 - электрооптический модулятор интенсивности по схеме интерферометра Маха-Цандера; 3 - приемник оптического излучения (например, фотодиод или хронографический электронно-оптический регистратор (ЭОР)); 4 - источник питания для подачи постоянного напряжения на электроды сдвига модулятора; 5 - электроды сдвига модулятора; 6 - электрический сигнальный вход модулятора; 7 - оцифровщик (например, осциллограф, если в качестве приемника оптического излучения 3 используется фотодиод, или ПЗС-регистратор, если в качестве приемника оптического излучения 3 используется хронографический ЭОР); 8 - фотоэлемент (например, фотоэлектронный умножитель сцинтилляционного детектора ионизирующего излучения или полупроводниковый чувствительный элемент); 9 - источник калибровочного оптического сигнала, 10 - электрический аналог калибровочного оптического сигнала; 11 - электрический аналог регистрируемого информационного сигнала; 12 - изменение оптического сигнала на выходе модулятора, вызванное калибровочным электрическим сигналом, 13 - изменение оптического сигнала на выходе модулятора, вызванное приходом информационного электрического сигнала; 14 - входное одномодовое волокно (например, волокно с сохранением поляризации); 15 - выходное одномодовое волокно; 16 - регистрируемый информационный сигнал (например, импульсное ионизирующее излучение или импульсное оптическое излучение); 17 - калибровочный оптический сигнал.1 - laser module (optical radiation source); 2 - electro-optical intensity modulator according to the scheme of the Mach-Zander interferometer; 3 - a receiver of optical radiation (for example, a photodiode or a chronographic electron-optical registrar (EOR)); 4 - a power source for supplying direct voltage to the shear electrodes of the modulator; 5 - shear electrodes of the modulator; 6 - electrical signal input of the modulator; 7 - a digitizer (for example, an oscilloscope, if a photodiode is used as an optical radiation detector 3, or a CCD recorder if a chronographic ESM is used as an optical radiation detector 3); 8 - photocell (for example, a photoelectronic multiplier of a scintillation detector of ionizing radiation or a semiconductor sensitive element); 9 - source of the calibration optical signal, 10 - electrical analogue of the calibration optical signal; 11 - electrical analogue of the recorded information signal; 12 - change in the optical signal at the output of the modulator caused by the calibration electric signal; 13 - change in the optical signal at the output of the modulator caused by the arrival of the information electric signal; 14 - input single-mode fiber (for example, fiber with conservation of polarization); 15 - output single-mode fiber; 16 - recorded information signal (for example, pulsed ionizing radiation or pulsed optical radiation); 17 is a calibration optical signal.

Устройство содержит: лазерный модуль 1, оптический выход которого соединен через входное одномодовое волокно 14 с оптическим входом электрооптического модулятора 2 интенсивности по схеме интерферометра Маха-Цандера, оптический информационный выход модулятора 2 соединен через выходное одномодовое волокно 15 с оптическим входом приемника 3 оптического излучения, аналоговый выход которого соединен с аналоговым входом оцифровщика 7, источник питания 4 для подачи постоянного напряжения на электроды сдвига модулятора соединен с электродами сдвига 5 модулятора 2, выход фотоэлемента 8 соединен с электрическим сигнальным входом 6 модулятора 2, к оптическому входу фотоэлемента 8 подсоединен оптический выход источника 9 калибровочного оптического сигнала.The device contains: a laser module 1, the optical output of which is connected through an input single-mode fiber 14 to the optical input of an electro-optical intensity modulator 2 according to the scheme of the Mach-Zander interferometer, the optical information output of modulator 2 is connected through an output of a single-mode fiber 15 with the optical input of an optical radiation receiver 3, analog the output of which is connected to the analog input of the digitizer 7, the power supply 4 for supplying a constant voltage to the shift electrodes of the modulator is connected to the electrodes with moving 5 of the modulator 2, the output of the photocell 8 is connected to the electrical signal input 6 of the modulator 2, the optical output of the source 9 of the calibration optical signal is connected to the optical input of the photocell 8.

Устройство работает следующим образом: излучение лазерного модуля 1 подают по входному одномодовому волокну 14 на оптический вход модулятора 2. Предварительно на модуляторе 2 выставляют рабочую точку путем подачи постоянного напряжения от источника питания 4 на электроды сдвига 5 модулятора 2. Электрический сигнальный вход 6 модулятора 2 соединен с выходом фотоэлемента 8, на оптический вход которого последовательно подаются калибровочный оптический сигнал 17 от источника 9 калибровочного оптического сигнала и регистрируемый информационный сигнал 16. Калибровочный оптический сигнал 17 должен находиться в области линейности фотоэлемента 8. Фотоэлемент 8 производит преобразование последовательности калибровочного оптического сигнала 17 и регистрируемого информационного сигнала 16 в последовательность электрического аналога 10 калибровочного оптического сигнала 17 и электрического аналога 11 регистрируемого информационного сигнала 16 соответственно, поступающую на электрический сигнальный вход 6 модулятора 2. Промодулированное оптическое излучение лазерного модуля 1 с оптического выхода модулятора 2 по выходному одномодовому волокну 15 передают на вход приемника 3 оптического излучения, сигнал приемника 3 оптического излучения регистрируют оцифровщиком 7. В оптическом излучении после модулятора 2 приемником 3 оптического излучения регистрируют последовательные изменения 12 и 13 оптического сигнала, вызванные электрическим аналогом 10 калибровочного оптического сигнала 17 и электрическим аналогом 11 регистрируемого информационного сигнала 16 соответственно.The device operates as follows: the radiation of the laser module 1 is fed through the input single-mode fiber 14 to the optical input of the modulator 2. Previously, the operating point is set on the modulator 2 by applying a constant voltage from the power source 4 to the shift electrodes 5 of the modulator 2. The electrical signal input 6 of the modulator 2 is connected with the output of the photocell 8, to the optical input of which the calibration optical signal 17 is supplied sequentially from the source 9 of the calibration optical signal and the recorded information signal 16. The calibration optical signal 17 should be in the linear region of photocell 8. Photocell 8 converts the sequence of the calibration optical signal 17 and the recorded information signal 16 into a sequence of electrical analog 10 of the calibration optical signal 17 and electrical analog 11 of the recorded information signal 16, respectively, electrical signal input 6 of the modulator 2. Modulated optical radiation of the laser module 1 with optical At the output of the modulator 2, the output of the single-mode fiber 15 is transmitted to the input of the optical radiation receiver 3, the signal of the optical radiation receiver 3 is recorded by a digitizer 7. In optical radiation after the optical radiation receiver 3 is recorded by the optical radiation receiver 3, successive changes 12 and 13 of the optical signal caused by the electrical analogue of the 10 gauge an optical signal 17 and an electrical analogue 11 of the recorded information signal 16, respectively.

По заранее известной форме калибровочного оптического сигнала 17 от источника 9 калибровочного оптического сигнала и изменению оптического сигнала 12 на выходе модулятора 2, вызванного подачей на электрический сигнальный вход 6 электрического аналога 10 калибровочного оптического сигнала 17 в диапазоне от 0 до U В (под значением U В понимается амплитуда электрического аналога 10 калибровочного оптического сигнала 17), определяют зависимость оптического сигнала на выходе модулятора 2 от величины напряжения, приложенного к электрическому сигнальному входу 6 для диапазона от 0 до U В, а также рабочую точку, в которой находится модулятор 2 в данный момент времени. Амплитуда напряжения электрического аналога 11 регистрируемого информационного сигнала 16 не должна превышать амплитуду электрического аналога 10 калибровочного оптического сигнала 17. Время задержки прихода электрического аналога 11 регистрируемого информационного сигнала 16 по отношению к электрическому аналогу 10 калибровочного оптического сигнала 17 не превышает длительности электрического аналога 11 регистрируемого информационного сигнала 16, благодаря чему можно считать, что положение рабочей точки модулятора 2 не изменилось, а следовательно, модулятор 2 находится в том же рабочем состоянии. Таким образом, зная изменение оптического сигнала 13 на выходе модулятора 2, вызванное приходом электрического аналога 11 регистрируемого информационного сигнала 16, а также определив рабочую точку и функцию пропускания модулятора 2 при помощи электрического аналога 10 калибровочного оптического сигнала 17, можно однозначно восстановить форму электрического аналога 11 регистрируемого информационного сигнала 16, а следовательно, и форму регистрируемого информационного сигнала 16.According to the previously known shape of the calibration optical signal 17 from the source 9 of the calibration optical signal and the change of the optical signal 12 at the output of the modulator 2, caused by the supply to the electrical signal input 6 of the electrical analogue 10 of the calibration optical signal 17 in the range from 0 to U V (under the value U B the amplitude of the electrical analogue 10 of the calibration optical signal 17) is understood, the dependence of the optical signal at the output of the modulator 2 on the voltage applied to the electrical signal is determined nomu input 6 to the range from 0 U to V, and the operating point, wherein the modulator 2 is at a given time. The voltage amplitude of the electrical analogue 11 of the recorded information signal 16 should not exceed the amplitude of the electrical analogue 10 of the calibration optical signal 17. The delay time of the arrival of the electrical analogue 11 of the recorded information signal 16 with respect to the electrical analogue 10 of the calibration optical signal 17 does not exceed the duration of the electrical analogue 11 of the recorded information signal 16, due to which we can assume that the position of the operating point of modulator 2 has not changed, but the trace Therefore, modulator 2 is in the same operational state. Thus, knowing the change in the optical signal 13 at the output of the modulator 2 caused by the arrival of the electrical analogue 11 of the recorded information signal 16, as well as determining the operating point and transmission function of the modulator 2 using the electrical analogue 10 of the calibration optical signal 17, we can unambiguously restore the shape of the electrical analogue 11 registered information signal 16, and therefore the shape of the recorded information signal 16.

Таким образом, достигается заявленный технический результат, а именно возможность точного восстановления формы зарегистрированного импульсного ионизирующего излучения по оптическому аналогу, передающемуся по ВОЛС с внешней модуляцией, без проведения процедур настройки и периодического контроля рабочей точки модулятора, а следовательно, без использования специализированных устройств (контроллеров рабочей точки) и без необходимости подачи постоянного оптического излучения на вход модулятора.Thus, the claimed technical result is achieved, namely, the possibility of accurately reconstructing the shape of the detected pulsed ionizing radiation from an optical analog transmitted via optical fiber optic transmission lines with external modulation, without performing setup procedures and periodic monitoring of the modulator operating point, and therefore without using specialized devices (operating controllers dots) and without the need to supply constant optical radiation to the input of the modulator.

При регистрации на фотодиод в качестве лазерного модуля 1 может быть использован лазерный диод типа WDM8-C-16A-20-NM фирмы Thorlabs, установленный в шасси PRO800 фирмы Thorlabs, в качестве электрооптического модулятора 2 интенсивности по схеме интерферометра Маха-Цандера может быть использован электрооптический модулятор интенсивности по схеме интерферометра Маха-Цандера LN56S фирмы Thorlabs, в качестве приемника 3 оптического излучения - фотодиод DET01CFC фирмы Thorlabs, в качестве источника 4 питания для подачи постоянного напряжение на электроды сдвига модулятора - может быть использован источник питания ΑΤΗ-1023 фирмы Aktakom, в качестве оцифровщика 7 может быть использован цифровой осциллограф LeCroy Waverunner 640 Zi, в качестве фотоэлемента 8 может быть использован детектор ССДИ38, в качестве источника 9 калибровочного оптического сигнала может быть использован лазерный диод Т11-Л9, в качестве входного одномодового волокна 14 и выходного одномодового волокна 15 могут быть использованы оптические волокна РМ1550-ХР фирмы Thorlabs (входное одномодовое волокно 14 может быть с сохранением поляризации и без сохранения поляризации, выходное одномодовое волокно 15 может быть с сохранением поляризации и без сохранения поляризации).When registering with a photodiode as a laser module 1, a Thorlabs type WDM8-C-16A-20-NM laser diode mounted in a Thorlabs PRO800 chassis can be used as an electro-optical intensity modulator 2 according to the Mach-Zander interferometer scheme. the intensity modulator according to the scheme of the Mach-Zander interferometer LN56S from Thorlabs, as a receiver of optical radiation 3 - a photodiode DET01CFC from Thorlabs, as a power source 4 for supplying direct voltage to the shear electrodes of the modulator - A Aktakom источник-1023 power supply can be used, a LeCroy Waverunner 640 Zi digital oscilloscope can be used as digitizer 7, an SSDI38 detector can be used as photocell 8, and a T11-L9 laser diode can be used as a calibration optical signal source 9 , as an input single-mode fiber 14 and an output single-mode fiber 15, Thorlabs optical fibers PM1550-XP can be used (input single-mode fiber 14 can be polarized and polarized) ns, the output single-mode fiber 15 may be polarization-maintaining or without polarization preserving).

При регистрации на хронографический ЭОР в качестве лазерного модуля 1 может быть использован лазерный диод типа PH852DBR120BF фирмы Photodigm, установленный в контроллер температуры и тока ЕМ595 фирмы Gooch&Housego, в качестве электрооптического модулятора 2 интенсивности по схеме интерферометра Маха-Цандера может быть использован электрооптический модулятор интенсивности по схеме интерферометра Маха-Цандера NIR-MX800 фирмы Photline, в качестве приемника 3 оптического излучения - регистратор хронографический электронно-оптический СФЭР6 производства ФГУП НИИИТ, в качестве источника 4 питания для подачи постоянного напряжение на электроды сдвига модулятора - может быть использован источник питания ΑΤΗ-1023 фирмы Aktakom, в качестве оцифровщика 7 может быть использован регистратор СПМ20 производства ФГУП НИИИТ, в качестве фотоэлемента 8 может быть использован детектор ССДИ38, в качестве источника 9 калибровочного оптического сигнала может быть использован лазерный диод Т11-Л9, в качестве входного одномодового волокна 14 и выходного одномодового волокна 15 могут быть использованы оптические волокна РМ780-НР фирмы Thorlabs (входное одномодовое волокно 14 может быть с сохранением поляризации и без сохранения поляризации, выходное одномодовое волокно 15 может быть с сохранением поляризации и без сохранения поляризации).When registering for a chronographic ESM, a laser diode of the PH852DBR120BF type by Photodigm, installed in a Gooch & Housego EM595 temperature and current controller, can be used as a laser module 1, an electro-optical intensity modulator according to the scheme of the Mach-Zander interferometer can be used according to the scheme of the Mach-Zander interferometer Photline's Mach-Zander interferometer NIR-MX800, as a receiver of 3 optical radiation - a chronographic electron-optical recorder SFER6 manufactured by FSUE NIIIT , as a power source 4 for supplying a constant voltage to the modulator shift electrodes, Aktakom источник-1023 power source can be used, as a digitizer 7, a SPM20 recorder manufactured by FSUE NIIIT can be used, as a photocell 8, an SSDI38 detector can be used, in As the source 9 of the calibration optical signal, a T11-L9 laser diode can be used, as an input single-mode fiber 14 and an output single-mode fiber 15, optical fibers PM780-HP can be used Thorlabs (input single-mode fiber 14 can be polarized and without polarization, output single-mode fiber 15 can be polarized and without polarization).

Claims

A device for recording pulsed ionizing and pulsed optical radiation with fiber optic transmission, containing N≥1 channels, each channel of which consists of a laser module, input single-mode fiber, output single-mode fiber, electro-optical intensity modulator according to the scheme of the Mach-Zander interferometer, a power source for supplying constant voltage to the shear electrodes of the modulator, optical radiation receiver and digitizer, the optical output of the laser module is connected via an input single-mode fiber to optical input of the modulator, a power source for supplying direct voltage to the shift electrodes of the modulator is connected to the shift electrodes of the modulator, the optical information output of the modulator is connected through an output single-mode fiber to the optical input of the optical radiation receiver, the analog output of which is connected to the analog input of the digitizer, characterized in that each of the N channels of the transmission system, the electrical signal input of the modulator is connected to the output of the photocell, the optical input of which is connected to nical calibration source output optical signal.