[发明专利]一种微分光脉冲时域展宽模数转换器

说明书

技术领域

本发明涉及电光模数转换器技术领域，特别是微分光脉冲时域展宽 (Differential photonic Time-Stretched)模数转换器。

背景技术

模数(A/D)转换器的作用是将传感器获得的模拟信号通过取样、量化、 编码等过程，转换为数字信息。随着信号处理系统的发展，对模数(A/D) 转换器的采样速率、转换精度要求提高。传统的电子模数(A/D)转换器因 结构限制，难以满足要求，于是出现了电光模数转换器，微分光脉冲时域 展宽(Differential photonic Time-Stretched)模数转换器即是电光模数 转换器的一种形式。

模数转换一般经过采样、保持、量化和编码输出四个过程，采样信号 频率f_s与被采样信号最高频率f_H(包括噪声在内)间必须满足f_s≥2f_H的关 系，实际中常取f_s＝(3～5)f_H。模数转换的速度主要取决于量化和编码(即 转换过程)的快慢，而转换过程所用的时间又是保持时间的一部分。提高 模数转换的速度，两个方面是必须的：一是提高转换过程的速度；二是提 高采样信号频率f_s，使保持时间缩短。电光模数转换器以激光脉冲作为输 入之一，把电信号通过电光效应调制到光脉冲上，继而通过感光器件转换 为低频电信号。

近二十年来，电子模数(A/D)转换器的制造工艺建立在高度成熟的硅 集成电路技术基础上，已非常成熟，但高采样速率和高位数二者不可兼得， 采样速率每增加一倍，位数就降低一位。现在，电子模数(A/D)转换器性 能的进一步提高遇到重大技术难题：1.将孔径抖动(aperture jitter)降 低到1ps以下；2.最大采样速率超过8Gs/s；3.在满足1、2的基础上功耗 降低到5W以下。

相对于电子模数(A/D)转换器，电光模数(A/D)转换器在原理上具有巨 大的优势。光振荡频率为10¹⁴Hz，现代的锁模激光器(mode-locked lasers) 能产生大于10GHz的光脉冲序列，其时间抖动(timing jitter)小于10fs。 以光脉冲序列作为采样脉冲明显优于电子脉冲，且可以显著降低采样后信 号的相对带宽，为后续处理奠定良好基础。

随着信号处理系统的发展，对模数(A/D)转换器的采样速率、转换精 度要求提高。传统的电子模数转换器因结构限制，难以满足要求，于是出 现了电光模数转换器，微分光脉冲时域展宽(Differential photonic Time-Stretched)模数转换器即是电光模数转换器的一种形式。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种微分光脉冲时域展宽(Differential photonic Time-Stretched)模数转换器。提出将待测信号调制到采样光脉 冲上后，利用光纤将采样光脉冲包络在时域上无失真展宽，然后利用低速 模数(A/D)转换器将其量化。

本发明一种微分光脉冲时域展宽模数转换器，包括：

一超连续激光光源；

一电光调制器，该电光调制器的输入端经第一光纤与超连续激光光源 的输出端连接，该电光调制器接收待测电信号，接入偏置电压；

一延时器，该延时器的输入端与电光调制器的正相信号输出端连接， 使电光调制器的正相信号端产生T/2的延时，T＞0；

一合成器，该合成器的输入端与延时器的输出端及电光调制器的反相 信号端的输出端连接；

一感光器件，该感光器件的输入端经第二光纤与合成器的输出端连 接；

一模数转换器，该模数转换器的输入端与感光器件的输出端连接。

其中超连续激光光源包括：

一光纤锁模激光器；

一掺铒光纤放大器，该掺铒光纤放大器的输入端经光子晶体与半导体 泵浦激光器的输出端相连；

一带通滤波器，该带通滤波器的输入端与掺铒光纤放大器的输出端相 连，带通滤波器的输出端为超连续激光光源的输出端。

其中超连续激光光源的输出信号的周期为T。