光脉冲时域展宽模数转换器制造技术

一种光脉冲时域展宽模数转换器，包括：超连续激光光源，电光调制器，光电转换器，普通模数转换器，其中：超连续激光光源的输出端通过第一光纤与电光调制器的输入端相连；电光调制器的输出端通过第二光纤与光电转换器的输入端相连；光电转换器的输出端与普通模数转换器的输入端相连；所述的电光调制器接收待测电信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电光模数转换器
，特别是光脉冲时域展宽(Photonic 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，光脉冲时域展宽 (Photonic Time-Stretched)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fs与被采样信号最高频率fH(包括噪声在内)间必须满足f^2fH的关 系，实际中常取fs二(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，使保持时间縮短。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l.将孔径抖动(aperture jitter)降 低到lps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1(^Hz，现代的锁模激光器(mode -locked lasers) 能产生大于10GHz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。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，光脉冲时域展宽(Photonic Time-Stretched)模数 转换器即是电光模数转换器的一种形式。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供 一 种光脉冲时域展宽(Photonic Time-Stretched)模数转换器，其是提出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。本专利技术提供一种光脉冲时域展宽模数转换器，包括超连续激光光源， 电光调制器，光电转换器，普通模数转换器，其中超连续激光光源的输出端通过第一光纤与电光调制器的输入端相连； 电光调制器的输出端通过第二光纤与光电转换器的输入端相连；光电转换 器的输出端与普通模数转换器的输入端相连；所述的电光调制器接收待测电信号。其中超连续激光光源包括 一半导体泵浦激光器； 一掺铒光纤放大器， 该掺铒光纤放大器的输入端经光子晶体与半导体泵浦激光器的输出端相 连； 一带通滤波器，该带通滤波器的输入端与掺铒光纤放大器的输出端相 连。其中半导体泵浦激光器的输出波长为1560nm，该输出波长的光信号产 生lps的光脉冲。其中光信号通过惨铒光纤放大器后产生三个不同波长的信号，所述波 长分别为1300nm、 1490nm和1561nm。其中所述第一光纤和第二光纤均为单模光纤。其中所用电光调制器为铌酸锂电光调制器。其中第一光纤和第二光纤的长度U、 U是根据需要进行调整，从而得到需要的时域展宽因子M(M二1+U/U)。电光模数转换器具有如下特点l.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。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(M4+L2/U)来控制光信 号的展宽程度。该技术与光时分复用(OTDM)和光波分复用(OW躍)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
，以下结合实施例及附图详细说明如 后，其中-图1为本专利技术的光脉冲时域展宽(Photonic Time-Stretched)模数转 换器的结构示意图。图2为图1中超连续激光光源构成的结构示意图。具体实施例方式请参阅图1，本专利技术一种光脉冲时域展宽模数转换器，包括超连续 激光光源IO，电光调制器20，光电转换器30，普通模数转换器40，其中超连续激光光源10的输出端通过第一光纤1与电光调制器20的输入 端相连；该超连续激光光源IO包括 一半导体泵浦激光器ll; 一掺铒光纤放大器13，该掺铒光纤放大器13的输入端经光子晶体12与半导体泵浦激光 器11的输出端相连，该半导体泵浦激光器11的输出波长为1560mn，该输 出波长的光信号产生lps的光脉冲； 一带通滤波器14，该带通滤波器14 5的输入端与掺铒光纤放大器13的输出端相连，其中光信号通过掺铒光纤放大器13后产生三个不同波长的信号，所述波长分别为1300nm、 1490nm 和1561nm;电光调制器20的输出端通过第二光纤2与光电转换器30的输入端相 连；光电转换器30的输出端与普通模数转换器40的输入端相连，其中所 用电光调制器20为铌酸锂电光调制器，该电光调制器20接收待测电信号。所述第一光纤1和第二光纤2均为单模光纤，其中第一光纤1和第二 光纤2的长度U、 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/U)。通过以上分析，以下具体设计原形系统。工作原理待测电信号先对一线性啁啾光脉冲串进行强度调制，被调制的啁啾光 脉冲串再通过一段光纤色散展宽，得到低速的待测信号。如图2中，由光纤锁模激光器产生的超短光脉冲串通过一段长度为Li 的单模光纤产生线性啁啾，待测电信号通过铌酸锂电光调制器对此光脉冲串进行强度调制。调制后的光脉冲串再通过一段长度为L2的单模光纤，由于光纤色散展宽导致包络形状拉伸，即待测信号在时域上得到展宽，最后 通过光电转换器输出电信号。时域展宽方法用于连续信号的A/D转换时， 需要根据光脉冲的脉宽和啁啾特性，将输入信号首先分割成小段，分别进 行时域扩展。如果时域展宽的展宽因子为M (M=l+L2/U)，则输入连续信 号至少要分为M路时域展宽并行处理，分别扩展M倍后由低速A/D转换器 分别处理。高速A/D转换中，脉冲的时间抖动和脉宽都是转换误差的主要来源， 下面对光脉冲质量的要求做简要分析。1、取样脉冲的时间抖动对测量的影响。设第i个取样点为ti时刻，取样间隔时间为At，则ti+^ti+At，如 果时间间隔因抖动变为At'，将因此引入测量误差。设输入信号波形为 V=Vmsin(27tfrat)其中fm为输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光脉冲时域展宽模数转换器，包括：超连续激光光源，电光调制器，光电转换器，普通模数转换器，其中：　　　　超连续激光光源的输出端通过第一光纤与电光调制器的输入端相连；电光调制器的输出端通过第二光纤与光电转换器的输入端相连；光电转换器的输出端与普通模数转换器的输入端相连；　　　　所述的电光调制器接收待测电信号。

【技术特征摘要】
1、一种光脉冲时域展宽模数转换器，包括超连续激光光源，电光调制器，光电转换器，普通模数转换器，其中超连续激光光源的输出端通过第一光纤与电光调制器的输入端相连；电光调制器的输出端通过第二光纤与光电转换器的输入端相连；光电转换器的输出端与普通模数转换器的输入端相连；所述的电光调制器接收待测电信号。2、 根据权利要求1所述的光脉冲时域展宽模数转换器，其特征在于， 其中超连续激光光源包括一半导体泵浦激光器；一掺铒光纤放大器，该掺铒光纤放大器的输入端经光子晶体与半导体 泵浦激光器的输出端相连；一带通滤波器，该带通滤波器的输入端与掺铒光纤放大器的输出端相连。3、 根据权利要求2所述的光脉冲时域展宽模数转换器，其特征在于， 其中半导体泵浦激...

【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]