多波長高速光采樣技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、模數(shù)轉(zhuǎn)換(analog-to-digital conversion,ADC)是信息處理基本手段之一,無論在通信和非通信領(lǐng)域,模數(shù)轉(zhuǎn)換都有重要的應(yīng)用。由于受“電子瓶頸”等因素的限制,目前商用單一芯片電ADC的最高采樣率不超過2Gs/s,更高速的模數(shù)轉(zhuǎn)換大多通過多個ADC并行處理的方法實(shí)現(xiàn)(即sigma-delta電路),價格非常昂貴。自從上個世紀(jì)七十年代光采樣的概念被S.懷特等人提出以來,一直受到國內(nèi)外廣泛關(guān)注,提出了很多實(shí)現(xiàn)方法,如：光

2、干涉法、光學(xué)輔助方法等。但直至90年代中后期,隨著光通信技術(shù)特別是波分復(fù)用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)技術(shù)和器件的成熟,光學(xué)模數(shù)轉(zhuǎn)換才具有可實(shí)際應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)方法,如波分、時分復(fù)用(Optical Time Division Multiplexing,OTDM)交織的采樣系統(tǒng),這種方法結(jié)合了波分復(fù)用與時分復(fù)用靈活多樣的特點(diǎn),能夠有效提高系統(tǒng)的采樣率,同時由于光子/光電子器件具有極高的帶寬,因此

3、能夠提高采樣系統(tǒng)的帶寬。本文主要研究多波長高速光采樣系統(tǒng),通過對現(xiàn)有技術(shù)和相關(guān)光電子器件的比較和分析,在課題組以往工作基礎(chǔ)上,從理論與實(shí)驗(yàn)上研究了系統(tǒng)各部分對采樣性能及后端數(shù)據(jù)量化能力的影響,提出了提高光纖延遲精度、減少光纖色散影響等的實(shí)現(xiàn)方法,有效提高了系統(tǒng)的采樣率。本文從理論和實(shí)驗(yàn)方面分析了基于3？3耦合器的光時分復(fù)用系統(tǒng)的性能；在此基礎(chǔ)上提出了基于高精度2？2寬帶耦合器實(shí)現(xiàn)的OTDM,在時延精度和功率均勻度方面均有很大改善。詳細(xì)闡

4、述了基于高精度2？2寬帶耦合器的OTDM延遲線制作工藝,實(shí)現(xiàn)了對36.4MHz采樣脈沖的64倍和128倍的時分復(fù)用,將單波長采樣脈沖的重復(fù)率分別提升至2.3GS/s與4.7GS/s,給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。本文提出并實(shí)現(xiàn)了一種機(jī)械式精密可調(diào)光延遲線裝置,能極大改善WDM部分延遲線的精度。使用商用WDM,實(shí)現(xiàn)了18波長的時間波長交織采樣時鐘。與OTDM結(jié)合,使得系統(tǒng)的采樣率分別提升至41.9 GS/s與83.8 GS/s,給出了部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果。分析