[发明专利]一种基于OEO的光子采样系统及方法

权利要求书

1.一种基于OEO的光子采样系统，其特征在于，包括基于OEO的光窄脉冲源和时域傅里叶变换系统；

所述基于OEO的光窄脉冲源由一波长双环OEO结构产生，所述波长双环OEO结构包括直调激光器(2)、可调激光器(1)、可调光延迟线(4)、第一偏振控制器(31)、第二偏振控制器(32)、第一光耦合器(51)、第二光耦合器(52)、相位调制器(6)、第一掺铒光纤放大器(71)、第二掺铒光纤放大器(72)、第一波分复用器(81)、第二波分复用器(82)、光电探测器(10)、微波功率放大器(11)和带通滤波器(12)；所述可调激光器(1)发出的光经过所述第一偏振控制器(31)，所述直调激光器(2)发出的光依次经过所述第二偏振控制器(32)和可调光延迟线(4)，所述第一偏振控制器(31)输出的光与所述可调光延迟线(4)输出的光经过所述第一光耦合器(51)耦合为一路光信号输入到所述相位调制器(6)；所述相位调制器(6)出来后的光通过所述第一掺铒光纤放大器(71)；所述第一波分复用器(81)分为两路光信号，并分别经过第一单模光纤(91)和第二单模光纤(92)；所述第二掺铒光纤放大器(72)设置在经过所述第二单模光纤(92)的光路中；所述第一单模光纤(91)的光路经所述第二光耦合器(52)分为A1路和A2路；A1路作为光脉冲信号输出，A2路与所述第二单模光纤(92)的光路的光信号经所述第二波分复用器(82)再次耦合到一起；然后进入所述光电探测器(10)转化为电微波信号，之后经过所述微波功率放大器(11)后，通过第一射频功分器分为B1和B2两路信号，B1路的信号作为待采样信号，B2路的信号通过所述带通滤波器(12)滤出正弦微波起振信号，通过波长双环OEO结构产生的微波信号对所述直调激光器(2)进行调制，产生光窄脉冲，并通过相位调制器(6)增强该光窄脉冲啁啾；

所述时域傅里叶变换系统包括长光纤(93)、第三偏振控制器(33)、马赫曾德尔调制器(13)和可调滤波器(14)；所述波长双环OEO结构中的光窄脉冲一路通过所述第二光耦合器(52)分离出的光窄脉冲经过所述长光纤(93)进行色散走离，形成带有线性啁啾的恒幅光脉冲，该线性啁啾的恒幅光脉冲到达所述马赫曾德尔调制器(13)对波形信号进行采样，通过所述可调滤波器(14)滤出不同中心波长的光，完成串并转换，从而完成光采样。

2.根据权利要求1所述基于OEO的光子采样系统，其特征在于，通过调节所述带通滤波器(12)的中心频率，选择产生光窄脉冲的重复频率，通过调节所述可调滤波器(14)滤出波长的个数，决定光采样速率。

3.一种基于OEO的光子采样方法，其特征在于，利用如权利要求1或2所述基于OEO的光子采样系统，其特征在于，所述带通滤波器(12)的中心频率为10GHz带宽为1MHz；所述可调滤波器(14)滤出波长的个数为4个，该光子采样方法步骤如下：

所述直调激光器(2)发出波长为1550nm的连续光，所述可调激光器(1)发出波长为1535nm的连续光，所述可调激光器(1)发出的光经过所述第一偏振控制器(31)，所述直调激光器(2)发出的光依次经过所述第二偏振控制器(32)和可调光延迟线(4)，所述第一偏振控制器(31)输出的光与所述可调光延迟线(4)输出的光经过所述第一光耦合器(51)耦合为一路光信号输入到所述相位调制器(6)；所述相位调制器(6)出来后的光通过所述第一掺铒光纤放大器(71)；之后混合光信号被所述第一波分复用器(81)分为两路中心波长分别为1550nm和1535nm的光信号，并分别经过长度为710m的第一单模光纤(91)和长度为3km的第二单模光纤(92)；其中，中心波长为1550nm的光信号沿长度为710m的第一单模光纤(91)的一路为波长双环路OEO结构中的短臂，中心波长为1535nm的光信号沿长度为3km的第二单模光纤(92)的一路为波长双环路OEO结构中的长臂，所述第二掺铒光纤放大器(72)设置在经过所述第二单模光纤(92)的光路中；

波长双环路OEO结构中短臂一路的中心波长为1550nm的光载波经所述第二光耦合器(52)分为A1路和A2路，A1路作为光脉冲信号输出，进行之后光采样，A2路与波长双环路OEO结构中长臂一路的中心波长为1535nm的光信号经所述第二波分复用器(82)再次耦合到一起；然后进入所述光电探测器(10)转化为电微波信号，之后经过所述微波功率放大器(11)后，通过所述第一射频功分器(151)分为B1和B2两路信号，B1路的信号作为待采样信号，B2路的信号通过所述带通滤波器(12)滤出10GHz的正弦微波起振信号，经过第二射频功分器(152)分成两部分分别被注入回直调激光器(2)和相位调制器(6)中，构成反馈回路，完成基于OEO的光窄脉冲源产生；

上述A1路输出的光脉冲信号作为采样脉冲源先经过一段长度为10km的长光纤(93)，进行时域傅里叶变换，得到线性啁啾的恒幅光脉冲，之后通过所述第三偏振控制器(33)到达所述马赫曾德尔调制器(13)对信号进行调制，调制光信号经所述可调滤波器(14)滤出4种不同中心波长的光信号，所述可调滤波器(14)的后方接入一个微波示波器用以记录采样结果。