基于线性扫频信号调制的时间透镜的研究和实现

发布时间：2023-04-25 02:39

　　大数据、人工智能、超高清视频的发展将进一步促使通信传输速率的提升。传统的电信号处理速度已经远远小于通信传输速率,用光信号处理代替电信号处理,已经成了突破通信系统瓶颈的趋势。空间光学中通过使用光学透镜就可以实现空间傅里叶变换以及全息影像等复杂功能,随着时空对偶原理的提出,空间光学中的信号处理技术逐渐被应用于时域光信号处理,催生出了时间透镜。与空间透镜一样,时间透镜也具有系统元件少、功能强大的特点,是极具潜力的光信号处理方案。本文基于时空对偶原理,类比于空间透镜中聚焦高斯光束在衍射极限下形成艾里斑,推导出时域分辨率的计算公式以及品质因数两大参数,并以此为标准分析了常见的时间透镜。普通的基于电光相位调制的线性时间透镜性能有限,而基于非线性效应的实现方法系统过于复杂,还存在系统不稳定等问题,因而本文提出了调制线性扫频信号实现新型时间透镜的方法,利用高速任意波形发生器直接产生两路正交的线性扫频信号,并通过I/Q调制方式调制到光波上,相比于传统电光相位调制的时间透镜,能够使时域孔径和品质因数实现数量级的提升。在此基础上研究了相位调制器、马赫-增德尔调制器以及I/Q调制器的调制原理,从实验精度出发,...

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第一章 绪论
    1.1 研究的背景和意义
    1.2 时间透镜的发展和研究现状
    1.3 本文的主要贡献和创新点
    1.4 本文的选题依据及主要内容安排
第二章 时间透镜的基础理论研究
    2.1 时间透镜原理
        2.1.1 时空对偶原理
        2.1.2 时间透镜模型
        2.1.3 时间透镜特征参数
    2.2 时间透镜的常用实现方法
        2.2.1 基于电光相位调制的时间透镜
        2.2.2 基于交叉相位调制的时间透镜
        2.2.3 基于参量过程的时间透镜
        2.2.4 三种常见的时间透镜对比
    2.3 本章小结
第三章 线性扫频信号的产生和调制
    3.1 高线性度数字线性扫频信号的产生
        3.1.1 线性扫频信号
        3.1.2 产生数字线性扫频信号理论分析
        3.1.3 AWG产生线性扫频信号实验分析
    3.2 线性扫频信号调制分析
        3.2.1 相位调制器调制二次相位信号
        3.2.2 马赫-曾德调制器调制线性扫频信号
        3.2.3 I/Q调制器调制线性扫频信号
    3.3 线性扫频信号调制实验
    3.4 实验误差分析
        3.4.1 I/Q调制器小信号近似
        3.4.2 I/Q不平衡与不正交
        3.4.3 AWG和 DPO时钟不同步
    3.5 增大线性扫频时间透镜带宽的方法研究
        3.5.1 基于循环调制的方法
        3.5.2 基于级联MZM的方法
    3.6 本章小结
第四章 基于线性扫频时间透镜的光信号处理
    4.1 时间透镜的时域成像作用
    4.2 时间透镜的时域成像仿真分析
        4.2.1 理想情况下时域成像
        4.2.2 不同缩放因子下的时域成像
        4.2.3 高阶相位项对时域成像的影响
        4.2.4 调制器不稳定对时域成像的影响
        4.2.5 孔径效应对时域成像的影响
        4.2.6 失焦对时域成像的影响
    4.3 时间透镜的傅里叶变换作用
    4.4 基于时域傅里叶变换的光脉冲处理
        4.4.1 色散和时间抖动对光脉冲频谱影响
        4.4.2 时域傅里叶变换仿真
        4.4.3 高斯脉冲无失真传输设计
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 工作总结
    5.2 未来展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3800535