全光模数转换若干关键问题研究
发布时间：2021-01-22 21:14
模数转换器（Analog-to-digital converter, ADC）是超宽带数字系统非常关键的前端接口器件,海量信息时代对现有电子ADC技术提出了严峻的挑战,全光ADC利用光子技术对模拟信号进行数字化处理,可从根本上解决微电子技术固有的电子瓶颈问题,从而获得电子ADC所无法实现的数字化性能。就目前全光ADC领域的研究成果来看,依然存在高速采样率复用、大模拟带宽和高量化分辨率的兼顾、集成化、小型化和低功耗等尚待解决的关键问题。本文针对以上全光ADC领域存在的关键问题,围绕三阶非线性光学效应和电光调制技术实现可集成、高性能全光ADC的方法展开深入研究。主要研究内容和取得的创新性研究成果概括如下：1、研究了基于四波混频（Four-wave mixing, FWM）效应的全光采样机理,提出了啁啾广播参量同步光采样方案,在仅使用3个广播复制信号的情况下,利用10 GHz重复率的模式锁定激光器（Mode-locked lase diode, MLL D）脉冲源获得了120 GSa/s的采样率,实现了采样率的12倍复用。大大超过传统的广播参量同步采样方案中的采样率复用效率。这个方案的提出解...
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：150 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．?１?ＡＤＣ发展超势固??信息系统的不断扩容，对传统电子ＡＤＣ的性能提出了严峻的?
电信号进行数字化，有效量化分辨率达到８－ｂｉ卢??时间拉伸方法可通过光域将电信号在时间上线性展宽，有效地将高速电信号??进行降速。然而，拉伸过程中信号失真、光纤色散和非线性效应对有效量化分辨??率的影响仍需要进＾步的解决方案＾４６１。同时，此方案的色散介质多由光纤构成，??不利于光子集成。另外，此时间拉伸方案更适于捕获和分析高速瞬态电信号，对??连续信号的数字化仍需解决诸多问题。此外，射频电信号的电光调制属于模拟光??调剌过程，调制后的信号存在频率选择性周期衰落１４７’４８１，这＾问题会极大的降低??有效量化分辨率。在之前的研究基础上，我们实验室在２０１３年利用大负色散的??光子晶体光纤（Ｐｈｏ化ｎｉｃ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｆｉｂ巧ＰＣＦ巧日相位调制器进行时间拉伸，对１２?Ｇ化??模拟电信号实现了?２６倍的时间拉伸量和１．％?ＴＳａ／ｓ的高采样率有效解决了??频率选择性周期衰落和器件小型化的问题。另一种利用光学时间透镜（Ｏｐｔｉｃａｌ??ｔｉｍｅ?ｌｅｎｓ，?ＯＴＬ）技术的方案同样可［＾１＞起到时间拉伸的效果１５０＾２１，相较于时间拉伸??方案，ＯＴＬ方案更适合对超快光波形进行直接处理，而不是模拟电信号。??为了实现高速连续电信号的数字化，光采样电量化的方案被大量提出。其基??本原理如图１．４所示口Ｉ??Ａｎａｌｏｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ?ｓｉｎａｌｓ???／??
?第一章绪论???完成光采样过程，采样后的光脉冲经光电探测器转化成电信号，然后送入电子??ＡＤＣ进行第二次采样和后续量化编码。由于现有光调制器和探测器的模巧带宽??均可达到５０ＧＨｚ＾＾上，因此本方案的带宽主要被电子入０（：所限制，需借助时??分解复用（Ｔｉｍｅ?ｄｅｖｉｓｉｏｎ?ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，?ＴＤＤＭ）或波分解复用（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ??ｄｉｖｉｓｉｏｎ?ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，?ＷＤＤＭ）技术将进入电子ＡＤＣ的电信号进行降速。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Experimental evaluation of resolution enhancement of a phase-shifted all optical analog-to-digital converter using an electrical analog-to-digital converter array[J]. 王杨,张洪明,窦玉杰,姚敏玉. Chinese Optics Letters. 2013(08)
[2]色散渐减光纤及其应用[J]. 吴再华,曹文华. 激光与红外. 2004(06)
博士论文
[1]单波长超100Gb/s光纤传输关键技术研究[D]. 孟小波.北京邮电大学 2012
[2]基于拉曼自频移和谱压缩的全光量化研究[D]. 梁锐.电子科技大学 2011
[3]移相光量化与全光数模转换[D]. 彭越.清华大学 2010
[4]全光模数转换若干关键技术研究[D]. 吴庆伟.清华大学 2009
硕士论文
[1]光模数转换中的并行处理方法及半导体光放大器光开关[D]. 马玲梅.清华大学 2011
[2]40Gbps DPSK光收发模块的研究[D]. 付奔.武汉邮电科学研究院 2009
本文编号：2993916
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：150 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．?１?ＡＤＣ发展超势固??信息系统的不断扩容，对传统电子ＡＤＣ的性能提出了严峻的?
电信号进行数字化，有效量化分辨率达到８－ｂｉ卢??时间拉伸方法可通过光域将电信号在时间上线性展宽，有效地将高速电信号??进行降速。然而，拉伸过程中信号失真、光纤色散和非线性效应对有效量化分辨??率的影响仍需要进＾步的解决方案＾４６１。同时，此方案的色散介质多由光纤构成，??不利于光子集成。另外，此时间拉伸方案更适于捕获和分析高速瞬态电信号，对??连续信号的数字化仍需解决诸多问题。此外，射频电信号的电光调制属于模拟光??调剌过程，调制后的信号存在频率选择性周期衰落１４７’４８１，这＾问题会极大的降低??有效量化分辨率。在之前的研究基础上，我们实验室在２０１３年利用大负色散的??光子晶体光纤（Ｐｈｏ化ｎｉｃ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｆｉｂ巧ＰＣＦ巧日相位调制器进行时间拉伸，对１２?Ｇ化??模拟电信号实现了?２６倍的时间拉伸量和１．％?ＴＳａ／ｓ的高采样率有效解决了??频率选择性周期衰落和器件小型化的问题。另一种利用光学时间透镜（Ｏｐｔｉｃａｌ??ｔｉｍｅ?ｌｅｎｓ，?ＯＴＬ）技术的方案同样可［＾１＞起到时间拉伸的效果１５０＾２１，相较于时间拉伸??方案，ＯＴＬ方案更适合对超快光波形进行直接处理，而不是模拟电信号。??为了实现高速连续电信号的数字化，光采样电量化的方案被大量提出。其基??本原理如图１．４所示口Ｉ??Ａｎａｌｏｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ?ｓｉｎａｌｓ???／??
?第一章绪论???完成光采样过程，采样后的光脉冲经光电探测器转化成电信号，然后送入电子??ＡＤＣ进行第二次采样和后续量化编码。由于现有光调制器和探测器的模巧带宽??均可达到５０ＧＨｚ＾＾上，因此本方案的带宽主要被电子入０（：所限制，需借助时??分解复用（Ｔｉｍｅ?ｄｅｖｉｓｉｏｎ?ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，?ＴＤＤＭ）或波分解复用（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ??ｄｉｖｉｓｉｏｎ?ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，?ＷＤＤＭ）技术将进入电子ＡＤＣ的电信号进行降速。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Experimental evaluation of resolution enhancement of a phase-shifted all optical analog-to-digital converter using an electrical analog-to-digital converter array[J]. 王杨,张洪明,窦玉杰,姚敏玉. Chinese Optics Letters. 2013(08)
[2]色散渐减光纤及其应用[J]. 吴再华,曹文华. 激光与红外. 2004(06)
博士论文
[1]单波长超100Gb/s光纤传输关键技术研究[D]. 孟小波.北京邮电大学 2012
[2]基于拉曼自频移和谱压缩的全光量化研究[D]. 梁锐.电子科技大学 2011
[3]移相光量化与全光数模转换[D]. 彭越.清华大学 2010
[4]全光模数转换若干关键技术研究[D]. 吴庆伟.清华大学 2009
硕士论文
[1]光模数转换中的并行处理方法及半导体光放大器光开关[D]. 马玲梅.清华大学 2011
[2]40Gbps DPSK光收发模块的研究[D]. 付奔.武汉邮电科学研究院 2009
本文编号：2993916
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