[发明专利]一种低基座光谱压缩和高量化精度的全光量化装置及其方法

说明书

本发明涉及光电技术领域，特别涉及在基于孤子自频移效应全光量化系统中的一种低基座光谱压缩和高量化精度的全光量化装置，有效解决全光量化过程有效位数不高的问题。本发明具体步骤如下：通过孤子自频移效应使输入的超短光脉冲光谱发生红移，完成“强度到波长”映射，得到自频移后的光脉冲；自频移后的光脉冲通过双向二级光谱压缩部分，重复利用反常群速度色散和自相位调制的共同作用实现光谱压缩，从而实现高精度光量化，同时利用耦合比α≠0.5的光耦合器和高非线性光纤构成的环路降低光谱压缩后伴随产生的光谱基底。本发明可同时实现低基座光谱压缩和高量化精度的全光量化效果，简化了系统装置，降低了硬件成本，显著提高了全光量化系统性能。

技术领域

本发明涉及光电技术领域，特别涉及在基于孤子自频移效应全光量化系统中的一种同时实现低基座光谱压缩和高量化精度的全光量化装置及方法。

背景技术

自然界中的大部分信号都以模拟信号存在，而数字信号系统具有高速、高精度、高效率、低成本、低损耗等特点，因此提出了模数转换器(ADC，Analog-to-digitalconverter)得概念。ADC由采样、量化和编码三部分组成。其中采样过程决定了ADC的模拟带宽和采样速率，量化过程决定了ADC的量化精度，通常希望ADC的模拟带宽越宽、采样速率越快、量化精度越高越好。传统电学ADC由于载流子迁移率有限，通常会以降低量化精度为代价来提高采样速率，故很难取得在10GHz以上带宽前提下的高精度突破。

光学ADC的提出克服了这一电学瓶颈。对于目前研究较多的光学ADC，根据光学技术在其中所完成的功能，主要分为以下两大类：光学辅助型ADC、全光ADC。其中，全光ADC在光域同时完成信号的采样和量化，充分发挥了光学技术超宽带、超高速、高稳定度等特点，被认为是未来有望突破ADC带宽、速率和精度极限最有潜力的技术之一。

在全光ADC中，光量化是一个非常关键的环节，也是信号数字化精度的保障。目前最受业界关注的是基于孤子自频移效应(SSFS，Soliton self-frequency shift)的光量化技术，2002年，日本大阪大学的T.Konishi等人利用超短光脉冲在高非线性光纤(HNLF，highly nonlinear fiber)中的SSFS效应实现光量化(T.Konishi,K.Tanimura,K.Asano,etal.,All-optical analog-to-digital converter by use of self-frequency shiftingin fiber and a pulse-shaping technique.J.Opt.Soc.Am.B,2002,19(11):2817-2823)，其物理本质为：超短光脉冲(亚皮秒量级脉宽)的谱宽很宽，在反常色散的高非线性光纤中传输时，脉冲频谱的高频分量可作为泵浦光，通过拉曼增益有效地放大同一脉冲的低频分量。此过程随脉冲在光纤中传输持续进行,致使能量不断地从高频分量转移到低频分量，表现为孤子频谱的整体红移。对于固定长度的光纤，孤子的自频移量正比于输入光脉冲的强度，因此，光量化通过“强度→波长”映射来实现。