高速率可重构光学模数转换装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种高速率可重构光学模数转换方法和装置，包括可重构光时钟产生、可重构采样率倍增模块、电光信号采样模块、可重构信号量化及重建模块。本发明专利技术采用具有大带宽电光调制器进行高速电光采样，通过控制外部射频信号源输出频率改变主动锁模激光器的光脉冲采样率，同时控制可重构采样率倍增模块和可重构信号量化及重建模块，实现了系统光采样率的可重构性。同时基于波分复用技术，在保留了主动锁模激光器高采样率，低抖动优点的同时，通过采样率倍增实现了高速率光采样时钟，大幅降低了单个通道的光电转换、电量化模块的采样率和带宽。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光信息处理
，具体是一种高速率采样率可重构光学模数转换 目.ο
技术介绍
模数转换器将自然界中存在的模拟信号转换为数字信号进行传输和处理，在通信，雷达，医学成像等领域发挥着越来越重要的作用，同时也对模数转换器提出了高采样率和高精度的要求。经过近几十年的飞速发展，电模数转换器(EADC)的性能得到很大提升。目前，国际上商用芯片的最高采样率为30Gs/s、5.5bit左右，但是受限于EADC固有的“电子瓶颈”，目前EADC的性能指标已经接近理论极限，很难进一步提升。光学模数转换技术(PADC)利用光子学技术的高速、高稳定性、宽带的特性，可有效解决上述问题，克服“电子瓶颈”，自上个世纪七十年代提出起，备受国内外关注。当前，高性能光模数转换正处在飞速发展的阶段，两个主要发展方向分别是是超高采样率与超高精度。从高采样率方面考虑，通过锁模激光器光时钟的波分复用/时分复用方案可以实现采样率倍增，提高采样率，同时具有稳定性强，时钟抖动低，电处理量化速率较低的特点，因此被视为光模数转换的最佳方案。在当前报道研究中，出于低噪特性的考虑，一般选取被动锁模激光器作为种子光源。然而，被动锁模激光器重频较低，得到高速率光采样时钟需要较多复用通道数，往往会导致结构比较庞大，同时对通道匹配的精度提出了更严苛的要求。随着主动锁模激光器技术的发展，目前主动锁模激光器的噪声特性已经能够达到较低水平，采用低抖动主动锁模激光器作为光源，可以在其高重频特点的优势上，仅通过少量复用通道就获得高质量超高速光采样时钟，这对提高光模数转换系统性能指标，优化系统方案具有重大意义(邹卫文，李杏，张华杰，陈建平，一种超高速光学模数转换装置:中国，CN201410065510.7)。然而在当前光模数转换方案中，光采样率均为固定采样频率。而在实际应用中，信号接收和处理模块往往需要接收多个不同频段的信号，对于不同频段的信号，一般需要不同采样率的模数转换器。固定的采样频率对于过高或过低的输入频率容易造成性能不足或性能浪费，光模数转换中采样率的可重构性是急需解决的一个问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提出一种高速率可重构光学模数转换装置，采用高速率、低抖动的主动锁模激光器作为系统光时钟，通过终端分别控制可重构光时钟产生模块内的射频源频率实现不同频率的光脉冲输出，在不同情况下控制采样率倍增模块进行精确调节产生不同采样率的光采样时钟信号，同时控制可重构量化及重建模块恢复出不同光米样率下的信号，实现超高速、可重构的光模数转换。本专利技术的技术方案如下:—种高速率可重构光学模数转换装置，其特点在于，包括依次连接的可重构光时钟产生模块、可重构采样率倍增模块、电光信号采样模块和可重构信号量化及重建模块，以及分别与所述的可重构光时钟产生模块、可重构采样率倍增模块和可重构信号量化及重建模块相连的工作状态控制模块；所述的工作状态控制模块接收所述的可重构信号量化及重建模块的输出信号，并控制所述的可重构光时钟产生模块和可重构采样率倍增模块。所述的可重构光时钟产生模块包括主动锁模光纤激光器、射频信号源和频谱展宽部分，所述的主动锁模光纤激光器的输入端与所述的射频信号源)的输出端相连，该主动锁模光纤激光器的输出端和频谱展宽部分的输入端相连。所述的可重构光时钟产生模块用于产生具有采样率高且可重构的光时钟，可重构光时钟产生模块利用主动锁模激光器产生高速率、低抖动的光时钟，光时钟的采样率可以通过终端改变外部射频源的频率进行调节，经过频谱展宽部分后激光脉冲的频谱展宽到宽而平坦的光频谱。所述的频谱展宽部分可以采用但不限于脉冲压缩器，色散补偿光纤，高非线性光纤等。所述的可重构采样率倍增模块包括一个1XN通道的第一波分复用器，该波分复用器的各输出端分别经电控可调延迟线和电控可调衰减器与一个NX 1通道的波分复用器的各输入端相连。所述的可重构采样率倍增模块用于产生多波长但时间按照规定间隔的光采样时钟，采用波分解复用技术进行多通道、多波长切割，基于延时和光幅度进行时间和幅度调整，最后通过波分复用技术进行多波长合波。在不同光时钟采样率下，使用终端对电控可调延迟线和电控可调衰减器器进行控制，精确调节各通道的延时和幅度，实现光采样率的倍增。所述的电光信号采样模块为电光调制器，该电光调制器的输入端与所述的波分复用器的输出端相连。所述的电光信号采样模块利用大带宽电光调制器实现对高速电信号的采样，电光采样门输出为携带被采样信号信息的光脉冲序列，可以为幅度调制，也可以为相位调制等电光米样方式。所述的可重构信号量化及重建模块包括一个1XN通道的第二波分解复用器，该第二波分解复用器的输入端与电光调制器的输出端相连，该第二波分解复用器的各输出端分别经光电探测器(PD)和电模数转换器(EADC)与数据处理单元的各输入端相连。所述光电探测器可以采用PIN管或AH)管，用于将光信号转换成电信号。。所述的电模数转换器，用于将模拟信号量化成数字信号。所述的数据处理单元也包含与并行光电转换模块通道数相同的输入端口，所有端口中输入的数据最终进入数据处理单元，用于将多路电ADC输入校正和复合成最终的数字信号，并根据各通道采样率对可重构并行数据处理模块进行动态调整，实现不同采样率下的数据处理。所述的数据处理单元可以采用但不限于FPGA或者DSP。所述的工作状态控制模块通过终端控制射频信号源的频率对可重构光时钟产生模块、可重构采样率倍增模块、可重构信号量化及重建模块进行控制，获得采样率可重构的光采样时钟，同时控制可重构信号量化及重建模块对不同光采样率下的信号进行数据处理和恢复。基于以上技术特点，本专利技术具有以下优点:1、采用控制模块对可重构光时钟产生模块、可重构采样率倍增模块、可重构信号量化及重建模块进行控制。2、采用主动锁模激光器，在具有高速率的同时具有低抖动，采样率可调的优点。3、基于波分复用技术，在具有简单易行优点的同时，有效地实现了光时钟的采样率倍增。...

【技术保护点】
一种高速率可重构光学模数转换装置，其特征在于，包括依次连接的可重构光时钟产生模块(1)、可重构采样率倍增模块(2)、电光信号采样模块(3)和可重构信号量化及重建模块(4)，以及分别与所述的可重构光时钟产生模块(1)、可重构采样率倍增模块(2)和可重构信号量化及重建模块(4)相连的工作状态控制模块(5)；所述的工作状态控制模块(5)接收所述的可重构信号量化及重建模块(4)的输出信号，并控制所述的可重构光时钟产生模块(1)和可重构采样率倍增模块(2)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邹卫文，杨光，张华杰，陈建平，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31