基于高速主動(dòng)鎖模激光器和波分復(fù)用的光子模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)架構(gòu)和驗(yàn)證.pdf

1、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（Analog to digital converter,ADC）是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的重要器件，在雷達(dá)領(lǐng)域、通信系統(tǒng)中有著廣泛應(yīng)用。高采樣速率、高精度的ADC才能滿(mǎn)足人們對(duì)ADC日益增長(zhǎng)的需求。近年來(lái)，電模數(shù)轉(zhuǎn)換器（Electronic ADC，EADC）發(fā)展迅速，采樣率得到了大幅提升，但受限于電采樣時(shí)鐘抖動(dòng)等固有因素，采樣精度很難進(jìn)一步突破。光模數(shù)轉(zhuǎn)換器（Photonic ADC,PADC）充分發(fā)揮光子技術(shù)超寬帶、高

2、穩(wěn)定性、低抖動(dòng)的優(yōu)勢(shì)，突破了“電子瓶頸”的限制，是提高ADC性能的有效途徑。PADC采用超低抖動(dòng)的主動(dòng)鎖模激光器（Actively mode-locked laser,AMLL）和被動(dòng)鎖模激光器（Passively mode-locked laser,PMLL）作為光子模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)光源，為滿(mǎn)足超高采樣速率的要求，結(jié)合光時(shí)分復(fù)用（Optical Time division multiplexing,OTDM）和波分復(fù)用（Wavelengt

3、h division multiplexing,WDM）技術(shù)方案，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的采樣速率，實(shí)現(xiàn)高采樣率、高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
　　本文利用AMLL高重復(fù)頻率、低抖動(dòng)的特點(diǎn)，通過(guò)WDM的技術(shù)方案得到高速率時(shí)鐘信號(hào)，對(duì)基于主動(dòng)鎖模激光器的波分復(fù)用的光模數(shù)轉(zhuǎn)換（AMLL-WDM-PADC）系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)其進(jìn)行理論分析，加以初步實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了高采樣率、高精度的光子模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。提出了系統(tǒng)非線性抑制方案，首次將雙端口的調(diào)制

4、器應(yīng)用在AMLL-WDM-PADC中，提高了系統(tǒng)的無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍,并對(duì)這一方案進(jìn)行了理論仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。最后探索了AMLL-WDM-PADC對(duì)于寬帶信號(hào)的采樣。
　　本文的研究?jī)?nèi)容主要分為以下三個(gè)方面：
　　（1）研究了AMLL-WDM-PADC的系統(tǒng)架構(gòu)方案，對(duì)此光子模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)進(jìn)行了理論分析，從理論上驗(yàn)證了AMLL-WDM-PADC達(dá)到高采樣率、高精度指標(biāo)的可行性。然后提出了AMLL-WDM-PADC的非線性抑制方案，首

5、次將雙端口調(diào)制器應(yīng)用在AMLL-WDM-PADC系統(tǒng)中以提高系統(tǒng)的線性度和無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍，并對(duì)這一技術(shù)方案進(jìn)行了建模仿真和分析。
　?。?）對(duì)AMLL-WDM-PADC進(jìn)行了初步實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，搭建了AMLL-WDM-PADC的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，依次研制采樣時(shí)鐘產(chǎn)生模塊、寬帶電光采樣模塊、并行多通道量化模塊和高精度數(shù)據(jù)重建模塊。實(shí)現(xiàn)了采樣率為40 GS/s的高速光模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，對(duì)于信號(hào)頻率位于0.1GHz-12.1 GHz的待采樣信號(hào)，有效比特