全光模數(shù)轉(zhuǎn)換若干關(guān)鍵問題研究
發(fā)布時間：2021-01-22 21:14
模數(shù)轉(zhuǎn)換器（Analog-to-digital converter, ADC）是超寬帶數(shù)字系統(tǒng)非常關(guān)鍵的前端接口器件,海量信息時代對現(xiàn)有電子ADC技術(shù)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),全光ADC利用光子技術(shù)對模擬信號進(jìn)行數(shù)字化處理,可從根本上解決微電子技術(shù)固有的電子瓶頸問題,從而獲得電子ADC所無法實(shí)現(xiàn)的數(shù)字化性能。就目前全光ADC領(lǐng)域的研究成果來看,依然存在高速采樣率復(fù)用、大模擬帶寬和高量化分辨率的兼顧、集成化、小型化和低功耗等尚待解決的關(guān)鍵問題。本文針對以上全光ADC領(lǐng)域存在的關(guān)鍵問題,圍繞三階非線性光學(xué)效應(yīng)和電光調(diào)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)可集成、高性能全光ADC的方法展開深入研究。主要研究內(nèi)容和取得的創(chuàng)新性研究成果概括如下：1、研究了基于四波混頻（Four-wave mixing, FWM）效應(yīng)的全光采樣機(jī)理,提出了啁啾廣播參量同步光采樣方案,在僅使用3個廣播復(fù)制信號的情況下,利用10 GHz重復(fù)率的模式鎖定激光器（Mode-locked lase diode, MLL D）脈沖源獲得了120 GSa/s的采樣率,實(shí)現(xiàn)了采樣率的12倍復(fù)用。大大超過傳統(tǒng)的廣播參量同步采樣方案中的采樣率復(fù)用效率。這個方案的提出解...
【文章來源】：北京郵電大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：150 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
圖１．?１?ＡＤＣ發(fā)展超勢固??信息系統(tǒng)的不斷擴(kuò)容，對傳統(tǒng)電子ＡＤＣ的性能提出了嚴(yán)峻的?
電信號進(jìn)行數(shù)字化，有效量化分辨率達(dá)到８－ｂｉ盧??時間拉伸方法可通過光域?qū)㈦娦盘栐跁r間上線性展寬，有效地將高速電信號??進(jìn)行降速。然而，拉伸過程中信號失真、光纖色散和非線性效應(yīng)對有效量化分辨??率的影響仍需要進(jìn)＾步的解決方案＾４６１。同時，此方案的色散介質(zhì)多由光纖構(gòu)成，??不利于光子集成。另外，此時間拉伸方案更適于捕獲和分析高速瞬態(tài)電信號，對??連續(xù)信號的數(shù)字化仍需解決諸多問題。此外，射頻電信號的電光調(diào)制屬于模擬光??調(diào)剌過程，調(diào)制后的信號存在頻率選擇性周期衰落１４７’４８１，這＾問題會極大的降低??有效量化分辨率。在之前的研究基礎(chǔ)上，我們實(shí)驗(yàn)室在２０１３年利用大負(fù)色散的??光子晶體光纖（Ｐｈｏ化ｎｉｃ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｆｉｂ巧ＰＣＦ巧日相位調(diào)制器進(jìn)行時間拉伸，對１２?Ｇ化??模擬電信號實(shí)現(xiàn)了?２６倍的時間拉伸量和１．％?ＴＳａ／ｓ的高采樣率有效解決了??頻率選擇性周期衰落和器件小型化的問題。另一種利用光學(xué)時間透鏡（Ｏｐｔｉｃａｌ??ｔｉｍｅ?ｌｅｎｓ，?ＯＴＬ）技術(shù)的方案同樣可［＾１＞起到時間拉伸的效果１５０＾２１，相較于時間拉伸??方案，ＯＴＬ方案更適合對超快光波形進(jìn)行直接處理，而不是模擬電信號。??為了實(shí)現(xiàn)高速連續(xù)電信號的數(shù)字化，光采樣電量化的方案被大量提出。其基??本原理如圖１．４所示口Ｉ??Ａｎａｌｏｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ?ｓｉｎａｌｓ???／??
?第一章緒論???完成光采樣過程，采樣后的光脈沖經(jīng)光電探測器轉(zhuǎn)化成電信號，然后送入電子??ＡＤＣ進(jìn)行第二次采樣和后續(xù)量化編碼。由于現(xiàn)有光調(diào)制器和探測器的模巧帶寬??均可達(dá)到５０ＧＨｚ＾＾上，因此本方案的帶寬主要被電子入０（：所限制，需借助時??分解復(fù)用（Ｔｉｍｅ?ｄｅｖｉｓｉｏｎ?ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，?ＴＤＤＭ）或波分解復(fù)用（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ??ｄｉｖｉｓｉｏｎ?ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，?ＷＤＤＭ）技術(shù)將進(jìn)入電子ＡＤＣ的電信號進(jìn)行降速。??
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[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]. 王楊,張洪明,竇玉杰,姚敏玉. Chinese Optics Letters. 2013(08)
[2]色散漸減光纖及其應(yīng)用[J]. 吳再華,曹文華. 激光與紅外. 2004(06)
博士論文
[1]單波長超100Gb/s光纖傳輸關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 孟小波.北京郵電大學(xué) 2012
[2]基于拉曼自頻移和譜壓縮的全光量化研究[D]. 梁銳.電子科技大學(xué) 2011
[3]移相光量化與全光數(shù)模轉(zhuǎn)換[D]. 彭越.清華大學(xué) 2010
[4]全光模數(shù)轉(zhuǎn)換若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 吳慶偉.清華大學(xué) 2009
碩士論文
[1]光模數(shù)轉(zhuǎn)換中的并行處理方法及半導(dǎo)體光放大器光開關(guān)[D]. 馬玲梅.清華大學(xué) 2011
[2]40Gbps DPSK光收發(fā)模塊的研究[D]. 付奔.武漢郵電科學(xué)研究院 2009
本文編號：2993916
【文章來源】：北京郵電大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：150 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
圖１．?１?ＡＤＣ發(fā)展超勢固??信息系統(tǒng)的不斷擴(kuò)容，對傳統(tǒng)電子ＡＤＣ的性能提出了嚴(yán)峻的?
電信號進(jìn)行數(shù)字化，有效量化分辨率達(dá)到８－ｂｉ盧??時間拉伸方法可通過光域?qū)㈦娦盘栐跁r間上線性展寬，有效地將高速電信號??進(jìn)行降速。然而，拉伸過程中信號失真、光纖色散和非線性效應(yīng)對有效量化分辨??率的影響仍需要進(jìn)＾步的解決方案＾４６１。同時，此方案的色散介質(zhì)多由光纖構(gòu)成，??不利于光子集成。另外，此時間拉伸方案更適于捕獲和分析高速瞬態(tài)電信號，對??連續(xù)信號的數(shù)字化仍需解決諸多問題。此外，射頻電信號的電光調(diào)制屬于模擬光??調(diào)剌過程，調(diào)制后的信號存在頻率選擇性周期衰落１４７’４８１，這＾問題會極大的降低??有效量化分辨率。在之前的研究基礎(chǔ)上，我們實(shí)驗(yàn)室在２０１３年利用大負(fù)色散的??光子晶體光纖（Ｐｈｏ化ｎｉｃ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｆｉｂ巧ＰＣＦ巧日相位調(diào)制器進(jìn)行時間拉伸，對１２?Ｇ化??模擬電信號實(shí)現(xiàn)了?２６倍的時間拉伸量和１．％?ＴＳａ／ｓ的高采樣率有效解決了??頻率選擇性周期衰落和器件小型化的問題。另一種利用光學(xué)時間透鏡（Ｏｐｔｉｃａｌ??ｔｉｍｅ?ｌｅｎｓ，?ＯＴＬ）技術(shù)的方案同樣可［＾１＞起到時間拉伸的效果１５０＾２１，相較于時間拉伸??方案，ＯＴＬ方案更適合對超快光波形進(jìn)行直接處理，而不是模擬電信號。??為了實(shí)現(xiàn)高速連續(xù)電信號的數(shù)字化，光采樣電量化的方案被大量提出。其基??本原理如圖１．４所示口Ｉ??Ａｎａｌｏｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ?ｓｉｎａｌｓ???／??
?第一章緒論???完成光采樣過程，采樣后的光脈沖經(jīng)光電探測器轉(zhuǎn)化成電信號，然后送入電子??ＡＤＣ進(jìn)行第二次采樣和后續(xù)量化編碼。由于現(xiàn)有光調(diào)制器和探測器的模巧帶寬??均可達(dá)到５０ＧＨｚ＾＾上，因此本方案的帶寬主要被電子入０（：所限制，需借助時??分解復(fù)用（Ｔｉｍｅ?ｄｅｖｉｓｉｏｎ?ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，?ＴＤＤＭ）或波分解復(fù)用（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ??ｄｉｖｉｓｉｏｎ?ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，?ＷＤＤＭ）技術(shù)將進(jìn)入電子ＡＤＣ的電信號進(jìn)行降速。??
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[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]. 王楊,張洪明,竇玉杰,姚敏玉. Chinese Optics Letters. 2013(08)
[2]色散漸減光纖及其應(yīng)用[J]. 吳再華,曹文華. 激光與紅外. 2004(06)
博士論文
[1]單波長超100Gb/s光纖傳輸關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 孟小波.北京郵電大學(xué) 2012
[2]基于拉曼自頻移和譜壓縮的全光量化研究[D]. 梁銳.電子科技大學(xué) 2011
[3]移相光量化與全光數(shù)模轉(zhuǎn)換[D]. 彭越.清華大學(xué) 2010
[4]全光模數(shù)轉(zhuǎn)換若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 吳慶偉.清華大學(xué) 2009
碩士論文
[1]光模數(shù)轉(zhuǎn)換中的并行處理方法及半導(dǎo)體光放大器光開關(guān)[D]. 馬玲梅.清華大學(xué) 2011
[2]40Gbps DPSK光收發(fā)模塊的研究[D]. 付奔.武漢郵電科學(xué)研究院 2009
本文編號：2993916
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