一种单边带调制时域展宽模数转换器制造技术

本发明专利技术公开了一种单边带调制时域展宽模数转换器，包括：超连续激光光源（１０），用于产生超短光脉冲串，将超短光脉冲串通过第一光纤（１）输出给电光调制器（３０）；混合式耦合器（２０），用于对由第一端口接收的待测电信号进行耦合，输出频率相同相位相差９０°的两个电信号至电光调制器（３０）；电光调制器（３０），用于通过接收自混合式耦合器（２０）的两个电信号及由第四端口接收的偏置电压对第一光纤（１）输出的光脉冲串进行强度调制，调制后的光脉冲串通过第二光纤（２）输出给光电转换器（４０）；光电转换器（４０），用于对第二光纤（２）输出的光脉冲串进行光电转换，输出转换后的电信号至普通模数转换器（５０）。利用本发明专利技术，降低了对电子模数转换器采样速率的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电光模数转换器
，特别是单边带调制时域展宽 (Single-Sideband Modulated Time-Stretched)模数转换器。
技术介绍
模数(A/D)转换器的作用是将传感器获得的模拟信号通过取样、量化、编码等过 程，转换为数字信息。随着信号处理系统的发展，对模数(A/D)转换器的采样速率、转换精 度要求提高。传统的电子模数(A/D)转换器因结构限制，难以满足要求，于是出现了电光模 数转换器，单边带调制时域展宽模数转换器即是电光模数转换器的一种形式。模数转换一般经过采样、保持、量化和编码输出四个过程，采样信号频率4与被采 样信号最高频率fH(包括噪声在内)间必须满足fs>2fH的关系，实际中常取fs= (3 5) fH。模数转换的速度主要取决于量化和编码(即转换过程)的快慢，而转换过程所用的时 间又是保持时间的一部分。提高模数转换的速度，两个方面是必须的一是提高转换过程的 速度；二是提高采样信号频率fs，使保持时间缩短。电光模数转换器以激光脉冲作为输入之 一，把电信号通过电光效应调制到光脉冲上，继而通过光电转换器转换为低频电信号。近二十年来，电子模数(A/D)转换器的制造工艺建立在高度成熟的硅集成电路技 术基础上，已非常成熟，但高采样速率和高位数二者不可兼得，采样速率每增加一倍，位数 就降低一位。现在，电子模数(A/D)转换器性能的进一步提高遇到重大技术难题1.将孔径 抖动(aperture jitter)降低到Ips以下；2.最大采样速率超过8Gs/s ；3.在满足1、2的 基础上功耗降低到5W以下。相对于电子模数(A/D)转换器，电光模数(A/D)转换器在原理上具有巨大的优势。 光振荡频率为IO14Hz,现代的锁模激光器(mode-locked lasers)能产生大于IOGHz的光脉 冲序列，其时间抖动(timing jitter)小于10fs。以光脉冲序列作为采样脉冲明显优于电 子脉冲，且可以显著降低采样后信号的相对带宽，为后续处理奠定良好基础。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的在于提供一种单边带调制时域展宽模数转换器，将待测信号调制到 采样光脉冲上后，利用光纤将采样光脉冲包络在时域上无失真展宽，然后利用低速模数(A/ D)转换器将其量化。( 二 )技术方案为达到上述目的，本专利技术提供了一种单边带调制时域展宽模数转换器，包括一超连续激光光源10，用于产生超短光脉冲串，将产生的超短光脉冲串通过第一 光纤1输出给电光调制器30 ；一混合式耦合器20，用于对由第一端口接收的待测电信号进行混合式耦合，输出 频率相同、相位相差90°的两个电信号至电光调制器30 ；一电光调制器30，用于采用接收自混合式耦合器20的两个电信号及由第四端口接收的偏置电压对第一光纤1输出的光脉冲串进行强度调制，调制后的光脉冲串通过第二 光纤2输出给光电转换器40 ；一光电转换器40，用于对第二光纤2输出的光脉冲串进行光电转换，输出转换后 的电信号至普通模数转换器50。上述方案中，所述超连续激光光源10包括一光纤锁模激光器11，用于产生超连续激光光源，通过光子晶体13输出给掺铒光 纤放大器12 ；一掺铒光纤放大器12，用于对光纤锁模激光器11输出的超连续激光光源进行放 大处理，并将放大后的信号输出至带通滤波器14 ；一带通滤波器14，用于对掺铒光纤放大器12输入的放大后的信号进行带通滤波， 得到超短光脉冲串。上述方案中，所述电光调制器30为马赫_曾德尔调制器。上述方案中，所述第一光纤1和第二光纤2均为单模光纤，其第一光纤1和第二光 纤2的长度LpL2是根据需要进行调整，从而得到需要的时域展宽因子M，M = 1+L2/Llt)上述方案中，所述第一光纤1对超连续激光光源10输出的超短光脉冲串进行展 宽，所述第二光纤2对电光调制器30输出的调制后的光脉冲串进行展宽。(三)有益效果本专利技术提供的这种单边带调制时域展宽模数转换器，由超连续激光光源产生采样 光脉冲，通过一个色散元件(如光纤)展宽，然后在电光调制器中调制到电信号上，再使用 第二个色散元件(如光纤)进一步展宽，随后通过光电转换器还原为电信号，采样量化。这 种方式可以降低对电子模数转换器采样速率的要求。其中，两个色散元件的色散系数可以 控制，因此就可以通过控制展宽因子M(M= HL2Zl1)来控制光信号的展宽程度。本专利技术提供的这种单边带调制时域展宽模数转换器，与光时分复用(OTDM)和光 波分复用(OWDM)技术结合组成N路平行量化通道A/D系统后，还可将整个系统的采样频率 进一步提高N倍。附图说明为进一步说明本专利技术的
技术实现思路
，以下结合实例及附图详细说明如后。其中图1为本专利技术提供的单边带调制时域展宽模数转换器的结构示意图。图2为图1中超连续激光光源的结构示意图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本专利技术进一步详细说明。随着信号处理系统的发展，对模数(A/D)转换器的采样速率、转换精度要求提高。 传统的电子模数转换器因结构限制，难以满足要求，于是出现了电光模数转换器，单边带调 制时域展宽模数转换器即是电光模数转换器的一种形式。电光模数转换器具有如下特点1.转换速率高；2.结构简单，需要元器件少；3.采用微细加工技术，集成度高，可大幅度提高可靠性。 请参阅图1，图1为本专利技术提供的单边带调制时域展宽模数转换器的结构示意图， 包括超连续激光光源10、混合式耦合器20、电光调制器30、光电转换器40和普通模数转换 器50。 其中，超连续激光光源10，用于产生超短光脉冲串，将产生的超短光脉冲串通过第 一光纤1输出给电光调制器30。混合式耦合器20，用于对由第一端口(点1)接收的待测 电信号进行混合式耦合，输出频率相同、相位相反的两个电信号至电光调制器30。电光调制 器30，用于采用接收自混合式耦合器20的两个电信号对第一光纤1输入的光脉冲串进行强 度调制，调制后的光脉冲串通过第二光纤2输出给光电转换器40。光电转换器40，用于对 电光调制器30输入的光脉冲串进行光电转换，输出转换后的电信号至普通模数转换器50。 所述超连续激光光源10包括光纤锁模激光器11、掺铒光纤放大器12和带通滤波 器14。其中，光纤锁模激光器11，用于产生超连续激光光源，通过光子晶体13输出给掺铒 光纤放大器12。掺铒光纤放大器12，用于对光纤锁模激光器11输入的超连续激光光源进 行放大处理，并将放大后的信号输出至带通滤波器14。带通滤波器14，用于对掺铒光纤放 大器12输入的放大后的信号进行带通滤波，得到超短光脉冲串。所述电光调制器30为马赫-曾德尔调制器。所述第一光纤1和第二光纤2均为 单模光纤，其第一光纤1和第二光纤2的长度Lp L2是根据需要进行调整，从而得到需要的 时域展宽因子M，M= 1+L2/Llt)所述第一光纤1对超连续激光光源10输出的超短光脉冲串 进行展宽，所述第二光纤2对电光调制器30输出的调制后的光脉冲串进行展宽。该掺铒光纤放大器12的输入端经光子晶体13与光纤锁模激光器11的输出端相 连，该带通滤波器14的输入端与掺铒光纤放大器12的输出端相连，带通滤波器14的输出 端为超连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单边带调制时域展宽模数转换器，其特征在于，包括：一超连续激光光源（１０），用于产生超短光脉冲串，将产生的超短光脉冲串通过第一光纤（１）输出给电光调制器（３０）；一混合式耦合器（２０），用于对由第一端口接收的待测电信号进行耦合，输出频率相同、相位相差９０°的两个电信号至电光调制器（３０）；一电光调制器（３０），用于通过接收自混合式耦合器（２０）的两个电信号及由第四端口接收的偏置电压对第一光纤（１）输出的光脉冲串进行强度调制，调制后的光脉冲串通过第二光纤（２）输出给光电转换器（４０）；一光电转换器（４０），用于对第二光纤（２）输出的光脉冲串进行光电转换，输出转换后的电信号至普通模数转换器（５０）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：倪卫宁，张强，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]