[发明专利]采样率按2的任意幂次可重构的光学模数转换装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光信息处理技术领域，具体是一种采样率按2的任意幂次可重构的光学模数转换装置。

背景技术

光学模数转换技术(PADC)利用光子学的高速、宽带的特点实现对高速信号的采集和处理，具有高采样率、大带宽、无电子瓶颈以及便于并行处理等优点，是一种实现超高速模数转换系统的有效途径。目前已提出多种光模数转换技术方案，包括光学辅助的模数转换器、光采样电量化的模数转换器，电采样光量化的模数转换器，及全光模数转换器。其中，光采样电量化的模数转换器能同时利用光子学的大带宽、高精度以及成熟的电量化技术等优点，成为目前光电子领域的一大研究热门。目前，其两个主要发展方向分别是超高采样率与超高精度。对于前者，为得到超高采样率，光采样电量化的模数转换器一般采取多通道化复用技术，如基于波分复用的方案(T.R.Clark,J.U.KangandR.D.Esman,“Performanceofatimeandwavelengthinterleavedphotonicsamplerforanalog-digitalconversion,”IEEEPhoton.Tech.Lett.,vol.11,1168～1169,1999)，和基于时分复用技术的方案(A.YarivandR.G.M.P.Koumansetal.,“Timeinterleavedopticalsamplingforultra-highspeedA/Dconversion,”ElectronicsLetters,34(21):2012-2013,1998)。基于多通道复用的光模数转换方案的性能很大程度上取决于通道匹配程度，因此通道匹配的标定非常重要(邹卫文，杨光，张华杰，陈建平.超高速光采样时钟的多通道失配测量方法及测量补偿装置:中国,CN201410567490.3,2014)。

然而在另一方面，实际应用当中对于不同频段的模拟输入信号，一般需要不同采样率的模数转换器，传统的模数转换装置均为固定采样频率，对于过高或过低的输入频率容易造成性能不足或性能浪费，这就对光模数转换中光采样率的可重构性提出了要求。在多通道复用的模数转换方案中，为实现光采样率的可重构性，一般会通过改变复用通道数来改变重频倍增数，进而改变总光采样率。然而，复用通道数的改变往往会导致通道匹配的破坏，对通道进行重新标定和匹配又会造成重构响应速率的下降。因此，为了保证光模数转换系统的性能及重构响应速率，需要提出一种在不破坏通道匹配精度的前提下实现采样率可重构的光模数转换方案。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种采样率按2的任意幂次可重构的光学模数转换装置，采用具有高稳定性的被动锁模脉冲激光器作为系统光时钟，使用基于多通道复用技术的重频倍增模块，有效地获取高速率光时钟信号。该装置中通过其中的开关装置改变重频倍增模块以及后端并行光电转换、量化模块中的通道数，实现了光采样率倍增数按2^k,其中k＝0,1,2,…,N的可重构性，其延时和幅度匹配一经标定，无须再次调节，在通道切换时保障了通道匹配精度不变，并由开关装置的快速响应保证了系统在工作状态之间的切换速度。此外，该装置通过超宽带电光调制器(或电光采样门)，实现对电信号的高速率光采样，并通过并行光电转换、并行电量化和并行数据处理，最终实现高速率的光学模数转换。

本发明的技术方案如下：

所述的高速率脉冲激光器用于产生具有高稳定性的光采样时钟，可采用但不限于被动锁模光纤激光器以及多激光器合成等方法实现。

所述的可重构重复频率倍增模块用于产生多通道但时间按照规定间隔的光采样时钟，其实现方式包括但不限于波分解复用技术和时分复用技术。该模块在复用通道中接入开关装置，可通过开关装置状态控制波分复用通道数目，进一步实现光采样率的可重构。

所述的电光信号采样模块利用大带宽电光调制器实现对高速电信号的采样，电光采样门输出为携带被采样信号信息的光脉冲序列，可以为幅度调制，也可以为相位调制等电光采样方式。

所述的可重构信号量化及重建模块包括可重构解复用模块，可重构并行光电转换模块、可重构并行电量化模块以及可重构并行数据处理模块。

所述的可重构解复用模块在通道中接入开关装置，其工作状态与时钟产生模块对应通道保持一致。

所述的开关装置用于控制系统复用通道数，其接入位置和实现方式不限于可重构重复频率倍增模块、可重构解复用模块中通过光开关实现，以及可重构并行电量化模块、可重构并行数据处理模块中通过电子电路和计算机软件实现。