本文關(guān)鍵詞：基于相位調(diào)制器的光模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 光模數(shù)轉(zhuǎn)換 相位調(diào)制器 高精度 光采樣時鐘

【摘要】：模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog-to-digital Converter,ADC)是將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號的器件。通信、科研等領(lǐng)域信號處理的帶寬和精度的不斷提升對模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣率和精度提出了更高的要求,而數(shù)字信號的處理與儲存技術(shù)的不斷發(fā)展也為模數(shù)轉(zhuǎn)換器的發(fā)展提供了有力支撐。傳統(tǒng)的電學(xué)模數(shù)轉(zhuǎn)換器經(jīng)過了幾十年的發(fā)展其帶寬、采樣率和精度也在不斷提高,但由于電子瓶頸對電采樣時鐘抖動的限制繼續(xù)大幅提升精度變得較為困難。因此近年來研究人員將具有超帶寬、高穩(wěn)定性等特點的光子學(xué)技術(shù)引入模數(shù)轉(zhuǎn)換器的設(shè)計希望突破電子瓶頸的限制,以進(jìn)一步提高模數(shù)轉(zhuǎn)換器的性能。現(xiàn)有的基于強度調(diào)制器的光模數(shù)轉(zhuǎn)換方案具有偏置點漂移、雙臂結(jié)構(gòu)不對稱等制約模數(shù)轉(zhuǎn)換性能的因素,而相位調(diào)制器則不存在偏置點漂移和結(jié)構(gòu)不對稱問題,同時還具有高線性度等優(yōu)點,這些都為實現(xiàn)基于相位調(diào)制器的高精度光模數(shù)轉(zhuǎn)換提供了條件。本文主要研究了基于相位調(diào)制器的高精度光模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù),說明了其工作原理,分析了影響系統(tǒng)性能的主要因素,并進(jìn)行了實驗,驗證了系統(tǒng)的可行性和有效性。首先,本文介紹了基于相位調(diào)制器的光模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),對這一方案的工作原理從相位變化和偏振態(tài)變化兩個角度進(jìn)行了分析,給出了該系統(tǒng)的信號恢復(fù)方法。其次,本文介紹了衡量模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)性能的主要指標(biāo),分析了會影響到該光模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)性能的主要因素,其中包括光采樣時鐘幅度抖動、光采樣時鐘時間抖動、光采樣時鐘偏振態(tài)變化、多波長系統(tǒng)中存在的波長相關(guān)性等。最后,本文介紹了基于相位調(diào)制器的光模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的實驗結(jié)果。介紹了單波長實驗的實驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及所用儀器,介紹了所用的OTDM模塊結(jié)構(gòu),對該系統(tǒng)的雙端口恢復(fù)方法對光采樣時鐘幅度抖動影響的抑制進(jìn)行了實驗驗證,分析了手工制作的OTDM模塊各級時延誤差對恢復(fù)結(jié)果的影響,并與實驗結(jié)果對照得到了驗證;對光采樣時鐘偏振態(tài)的調(diào)整和校正流程進(jìn)行了介紹,介紹了對實驗結(jié)果的校正流程及處理結(jié)果,得到了583MS/s采樣率下6.38bits有效比特的模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果;最后介紹了基于OTDM和WDM的128GS/s光采樣時鐘重復(fù)率倍增模塊的測試結(jié)果。
【關(guān)鍵詞】：光模數(shù)轉(zhuǎn)換 相位調(diào)制器 高精度 光采樣時鐘
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN792
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 引言10-12
• 1.2 光模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀12-15
• 1.3 高精度光模數(shù)轉(zhuǎn)換器概況15-18
• 1.4 本文主要工作18-19
• 第二章 基于相位調(diào)制器的模數(shù)轉(zhuǎn)換原理19-34
• 2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)19-20
• 2.2 基于相位調(diào)制器的光模數(shù)轉(zhuǎn)換器的理論模型20-24
• 2.2.1 光采樣時鐘傳輸過程分析20-23
• 2.2.2 信號恢復(fù)方法23-24
• 2.3 基于相位調(diào)制器的光模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中光采樣時鐘的偏振分析24-32
• 2.3.1 龐加萊(Poincare)球及其特征24-26
• 2.3.2 偏振控制器調(diào)整到理想狀態(tài)時光采樣時鐘偏振態(tài)變化26-29
• 2.3.3 偏振控制器在非理想位置時光采樣時鐘偏振態(tài)變化過程29-32
• 2.4 本章小結(jié)32-34
• 第三章 光模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的性能分析34-49
• 3.1 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)34-35
• 3.2 采樣時鐘幅度及時間抖動的影響35-41
• 3.2.1 采樣時鐘幅度抖動對系統(tǒng)采樣結(jié)果的影響35-38
• 3.2.2 采樣時鐘時間抖動對系統(tǒng)采樣結(jié)果的影響38-41
• 3.3 采樣時鐘偏振態(tài)對采樣結(jié)果的影響41-44
• 3.4 波長相關(guān)性對系統(tǒng)采樣結(jié)果的影響44-48
• 3.4.1 波長相關(guān)性的分析及仿真結(jié)果44-47
• 3.4.2 波長相關(guān)性的校正方法47-48
• 3.5 本章小結(jié)48-49
• 第四章 基于相位調(diào)制器的單波長光模數(shù)轉(zhuǎn)換實驗49-66
• 4.1 單波長實驗平臺搭建采樣時鐘重復(fù)率倍增技術(shù)49-54
• 4.2 單波長實驗結(jié)果及分析54-62
• 4.2.1 雙端口恢復(fù)方法對光采樣脈沖幅度抖動的抑制54-55
• 4.2.2 OTDM時延誤差對恢復(fù)結(jié)果的影響55-57
• 4.2.3 光采樣時鐘偏振態(tài)的調(diào)節(jié)和校正57-60
• 4.2.4 實驗數(shù)據(jù)校正流程及結(jié)果60-62
• 4.3 128G光采樣時鐘重復(fù)率倍增模塊的制作和測試62-65
• 4.4 本章小結(jié)65-66
• 第五章 總結(jié)與展望66-68
• 5.1 本文主要工作66-67
• 5.2 前景展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 致謝72-73
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文及申請專利情況73-75

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本文編號：902007