Многоканальная система стабилизации частоты оптического излучения в системах геопозиционирования маркшейдерско-геодезического оборудования

В статье рассмотрены особенности модернизации устройства частотного репера, потенциально пригодного для нанесения проектной разбивки и слежения за положением техники при горно-ландшафтной разметке горных и карьерных разработок. Описана связь реперов частоты с глобальными системами позиционирования. Приведены возможности работы новых систем в совокупности с применением со спутниковыми системами геопозиционирования, слежения за положением и движением горнодобывающих средств.. Представлены основные принципы функционирования источника опорной оптической частоты схемы оптического репера частоты. Описывается созданная система обратной связи, потенциально применимая в приёмниках обработки сигналов. Особенностью данной системы является наличие оптического селектирующего элемента, позволяющего обеспечить одновременную стабилизацию нескольких источников лазерного излучения по одному высокодобротному оптическому резонатору, что, в свою очередь, позволяет уменьшить массогабаритные характеристики оконечных устройств, а также упрощает настройку данных устройств в полевых условиях. Предложена новая схема автовосстановления цепей обратной связи, схема доработки этой цепи, позволяющая продлённое или потенциально бесконечное, относительно сигналов коррекции, функционирование. Проведено сравнение оптических источников репера частоты с различными массогабаритными характеристиками. Проведён анализ полученных оптических биений между большими системами и предлагаемой компактной многоканальной системой.

Гуров М. Г., Гурова Е. Г. Многоканальная система стабилизации частоты оптического излучения в системах геопозиционирования маркшейдерско-геодезического оборудования // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2023. — № 10-1. — С. 280—291. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_101_0_280.

Гуров Михаил Геннадьевич¹— научный сотрудник, e-mail: goorovmg@mail.ru;
Гурова Елена Геннадьевна² —доцент, e-mail: lena319@mail.ru,
¹ ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений», Менделеево пгт, Менделеево, Московская обл., 141570, Россия;
² Новосибирский государственный технический университет, пр. К. Маркса, 20, г. Новосибирск,630073, Россия.

1. Bondarescu R., Schärer A., Lundgren A., Hetényi G., Houlié N., Jetzer P., Bondarescu M. Ground-based optical atomic clocks as a tool to monitor vertical surface motion // Geophys. J. Int. 2015, vol. 202, pp. 1770–1774. DOI: 10.1093/gji/ggv246.

2. Thompson A., Moran J., Swenson G. Interferometry and Synthesis in Radio Astronomy. Springer, Cham. 2017, p. 872. DOI: 10.1007/978−3-319−44431−4.

3. Fujieda M., Piester D., Gotoh T., Becker J., Aida M., Bauch A. Carrier-phase twoway satellite frequency transfer over a very long baseline // Metrologia. 2014, vol. 51, pp. 253–262. DOI:10.1088/0026−1394/51/3/253.

4. Аленичев В. М. Формирование геоинформации для диагностики состояния горного предприятия // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 5−1. — С. 217–225. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_51_0_217.

5. Воротынцева И. А., Смирнов П. А., Данильченко А. Л., Якубов М. М. Интерпретация геологических данных на стадии геологоразведочных работ золоторудного месторождения // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 11. — С. 45–55. DOI: 10.25018/0236/1493/2021/11/0_45.

6. Антонов В. А., Аленичев В. М. О мониторинге геоданных и моделировании продуктивного пласта рoссыпного месторождения золота // Маркшейдерия и недропользование. — 2018. — № 3(95). — С. 56–59.

7. Аленичев В. М. Формирование геоинформации для диагностики состояния горного предприятия // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 5−1. — С. 217–225. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_51_0_217.

8. Наговицын О. В. Лукичев С. В. Современное состояние и перспективы развития горно-геологических систем // ГИАБ. — 2017. — № 23. — С. 53–67.

9. Tanaka Y. and Katori H. Exploring potential applications of optical lattice clocks in a plate subduction zone // Journal of Geodesy. 2021, vol. 95. pp. 93.

10. Takamoto M., Ushijima I., Ohmae N., Yahagi T., Kokado K., Shinkai H., and Katori H. Test of general relativity by a pair of transportable optical lattice clocks // Nat. Photon. 2020, vol. 14, pp. 411–415. DOI:10.1038/s41566-020-0619-8.

11. McGrew W. F., Zhang X., Fasano R. J., Schäffer S. A., Beloy K., Nicolodi D., Brown R. C., Hinkley N., Milani G., Schioppo M., Yoon T. H., Ludlow A. D. Atomic clock performance enabling geodesy below the centimetre level // Nature. 2018, vol. 564, pp. 87–90. DOI: 10.1038/s41586-018-0738-2.

12. Lodewyck J., Zawada M., Lorini L., Gurov M., Lemonde P. Observation and cancellation of a perturbing dc stark shift in strontium optical lattice clocks // Ultrasonic, Ferroelectrics and Frequency Control, IEEE Transactions. 2012, vol. 59, no. 3, pp. 411–415.

13. Horowitz P. and Hill W. The Art of Electronics. Moscow, Binom, 2020, 704 p.

14. Ma L.-Sh., Jungner P., Ye J., and Hall J. L., Delivering the same optical frequency at two places: accurate cancellation of phase noise introduced by an optical fiber or other time-varying path // Optics letters. 1994, vol. 19, no. 21, pp. 1777–1779.

15. Drever R. W. P., Hall J. L., Kowalski F. V., et al. Laser phase and frequency stabilization using an optical resonator // Appl. Phys. B. 1983, vol. 31, pp. 97–105.

16. Hänsch T. W. and Couillaud B. Laser frequency stabilization by polarization spectroscopy of a reflecting reference cavity // Optics Communications. 1980, vol. 35, issue 3, pp. 441–444.

17. Gurov M. G., Gurova E. G. Toward the issue of feedback systems of frequency standards // The 11th International Forum on Strategic Technology (IFOST — 2016). 2016, vol. 1, pp. 82–85. DOI: 10.1109/IFOST.2016.7884342.

18. Патент РФ № 2786601, 29.06.2022. Гуров М. Г. Многоканальная система стабилизации частоты оптического излучения. 2022. — Бюл. № 36.

19. Haze Sh., Hata S., Fujinaga M., and Mukaiyama T. Note: Auto-relock system for a bow-tie cavity for second harmonic generation // Review of scientific instruments. 2013, vol. 84, p. 026111.

20. Патент РФ № 2752462, 28.07.2021. Гуров М. Г. Замедлитель Зеемана атомного пучка. 2021. — Бюл. № 22.