基于FPGA的光子晶體光波變換的系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、隨著光通信技術(shù)和測量技術(shù)的發(fā)展,以及人們對各種不同頻率光子產(chǎn)品需求的不斷增加,研究一種新型可調(diào)諧激光光源不僅具有重要的學(xué)術(shù)價值,而且還會產(chǎn)生顯著的社會經(jīng)濟(jì)效益。
　　首先,本文分析了二維光子晶體的帶隙和波導(dǎo)特性,從理論上對二維光子晶體的選頻特性進(jìn)行了可行性分析。并利用平面波展開法和時域有限差分法對其透射性能進(jìn)行了數(shù)值模擬和技術(shù)分析,基于此設(shè)計了二維光子晶體的結(jié)構(gòu)模型,并在其中引入了線缺陷,從而形成了光波導(dǎo)結(jié)構(gòu);其次,研究了一種新型

2、的光子頻率變換方法—利用超聲波聲子碰撞光子晶體中的光子使得光子頻率發(fā)生相應(yīng)的改變并最終從光波導(dǎo)中傳送出來。該頻率變換系統(tǒng)設(shè)計主要包括:頻率合成器設(shè)計、鎖相環(huán)高頻發(fā)生器設(shè)計、大功率超聲探頭驅(qū)動模塊設(shè)計等。同時為了實(shí)現(xiàn)對光波數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的光波長測量,采用了一種新型的基于FPGA的高速線陣CCD,該測量過程主要是以FPGA作為光學(xué)圖像數(shù)據(jù)的控制和處理核心,通過采用Verilog HDL語言設(shè)計線陣CCD驅(qū)動模塊、高速A/D、異步FIFO及UA

3、RT單元,并配合外圍的電平轉(zhuǎn)換、放大濾波、二值化處理等實(shí)現(xiàn)對光信號的數(shù)據(jù)處理;最后,運(yùn)用Visual C++和Microsoft公司的基本類庫MFC實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)設(shè)計,完成了對采集數(shù)據(jù)的顯示、繪圖、串口通信控制等功能。
　　通過光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計和上述各個功能模塊的有機(jī)結(jié)合實(shí)現(xiàn)了光信號測試平臺的搭建,以此為基礎(chǔ)進(jìn)行了光信號特性的測試。測試結(jié)果表明,該系統(tǒng)不僅成功實(shí)現(xiàn)了聲波致變光波頻率,而且工作性能良好、測量精度可以達(dá)到0.01 nm,具