[发明专利]基于全光比较的光子模数转换系统和方法

权利要求书

1.一种基于全光比较的光子模数转换系统，其特征在于，包括:光采样时钟源(1)、被采样信号源(4)、光子采样门(5)、n位全光比较器(7)、光电探测器阵列(8)、数据整合与处理模块(9)，所述的n位全光比较器(7)由光2ⁿ等分模块(11)、参考光源(12)、单位比较器阵列(13)组成，所述的单位比较器阵列(13)由2ⁿ个单位全光比较器(13-1)并列构成，所述的光电探测器阵列(8)由2ⁿ个PD单元(8-1)并列构成，所述的光采样时钟源(1)的输出端与所述的光子采样门(5)的第一输入端相连，所述的被采样信号源(4)的输出端与所述的光子采样门(5)的第二输入端相连，所述的光子采样门(5)的输出端与所述的n位全光比较器(7)的输入端相连，所述的光2ⁿ等分模块(11)的2ⁿ个输出端分别与所述的2ⁿ个单位全光比较器(13-1)的第一输入端相连，所述的参考光源(12)的输出端分别与所述的2ⁿ个单位全光比较器(13-1)的第二输入端相连，所述的2ⁿ个单位全光比较器(13-1)的输出端分别与所述的光电探测器阵列(8)的2ⁿ个PD单元(8-1)的输入端相连，所述的2ⁿ个PD单元(8-1)的输出端分别与所述的数据整合与处理模块(9)的2ⁿ个输入端相连，其中n＝1,2,…,N，N为2以上的正整数。

2.根据权利要求1所述的基于全光比较的光子模数转换系统，其特征在于基于所述的全光比较器(13-1)直接在光域上对电光采样后的信号光功率与参考光功率的相对大小进行比较，并将比较结果转化为二进制光信号“0”或“1”。

3.根据权利要求1所述的基于全光比较的光子模数转换系统，其特征在于，所述的光采样时钟源(1)采用但不限于被动锁模激光器、主动锁模激光器或调制频率梳等方法实现。

4.根据权利要求1所述的基于全光比较的光子模数转换系统，其特征在于，所述的被采样信号源(4)为压控振荡器、频综源、模拟信号发生器或任意波形产生器。

5.根据权利要求1所述的基于全光比较的光子模数转换系统，其特征在于，所述的光子采样门(5)采用铌酸锂电光调制器、聚合物电光调制器、硅基集成电光调制器、声光调制器或空间光调制器。

6.根据权利要求1所述的基于全光比较的光子模数转换系统，其特征在于，所述的光2ⁿ等分模块(11)采用光耦合器或阵列波导光栅。

7.根据权利要求1所述的基于全光比较的光子模数转换系统，其特征在于，所述的参考光源(12)采用连续激光源、被动锁模激光器或主动锁模激光器。

8.根据权利要求1所述的基于全光比较的光子模数转换系统，其特征在于，所述的单位比较器阵列(13)由2ⁿ个单位全光比较器(13-1)并列构成，其中单位比较器的参考阈值功率分别有2ⁿ个值，各个参考阈值根据全光比较器的满量程均匀划分或非均匀划分。

9.根据权利要求1所述的基于全光比较的光子模数转换系统，其特征在于，所述的单位全光比较器(13-1)可采用掺饵光纤放大器、拉曼放大器、半导体放大器或可饱和吸收体。

10.根据权利要求1所述的基于全光比较的光子模数转换系统，其特征在于，所述的PD单元(8-1)可采用PIN管或APD管。

11.根据权利要求1所述的基于全光比较的光子模数转换系统，其特征在于，所述的数据整合与处理模块(9)为信息处理板卡，用于将二进制电信号整合处理为数字信号。

12.利用权利要求1所述的基于全光比较的光子模数转换系统的光子模数转换方法，其特征在于该方法包括下列步骤：

1)所述的光采样时钟源(1)产生光采样时钟信号(2)输入光子采样门(5)，所述的被采样信号源(4)产生的待采样的电模拟信号(3)输入所述的光子采样门(5)加载至所述的光采样时钟信号(2)上，得到携带被采样电模拟信号信息的光脉冲序列(6)；

2)所述的携带被采样电模拟信号信息的光脉冲序列(6)经过所述的光2ⁿ等分模块(11)等分成2ⁿ份光信号，该等分后的光信号分别输入到n位全光比较器(7)中的2ⁿ个单位全光比较器(13-1)的第一输入端，每个单位全光比较器(13-1)都具有不同的参考阈值功率，共2ⁿ个值，所述的参考光源(12)产生功率为参考阈值的参考光，并输入至所述的单位全光比较器(13-1)的第二输入端，所述的单位全光比较器(13-1)通过判断输入光信号与参考光功率的相对大小输出二进制的比较结果“0”或“1”；

3)二进制光信号的比较结果由所述的光电探测器阵列(8)的2ⁿ个PD单元(8-1)的进行光电转换得到二进制电信号后，输入所述的数据整合与处理模块(9)，该数据整合与处理模块(9)将接收到的二进制电信号转换为数字信号(10)输出，方便进行后续的数字处理。