[发明专利]光模数转换系统中解复用模块性能的测试方法

说明书

一种光模数转换系统中解复用模块性能的测试方法，基于光子学技术，通过输入光模数转换系统不同频率的被采样信号，测量得到光模数转换系统的通道响应曲线。通道响应曲线中，位于不同奈奎斯特区间的输出信号功率的极差能够反映出解复用模块的性能。不同奈奎斯特区间的输出信号功率的极差越小，则解复用模块的性能越好。该方法适用于基于不同解复用原理的解复用模块，并且极大的简化了光模数转换系统中解复用模块性能的测试流程。该方法有望为下一代光模数转换芯片的优化设计和性能测试提供更为简单有效的手段。

技术领域

本发明涉及光子信息处理，具体是一种光模数转换系统中解复用模块性能的测试方法。

背景技术

当今信息时代，数据的传输、处理、分析，无处不在，渗透在生活、军事、科研等方方面面。然而自然界的信号都是以模拟连续的形式存在的，因此模数转换器就成了连接模拟世界与数字世界的桥梁。为了满足信息爆炸时代人们对海量数据的需求以及各个领域对于获取信息质量的要求，模数转换器向更高速率、更高精度发展成为必然趋势。然而，目前基于电子技术的模数转换器在输入带宽、采样速率和量化精度三个关键指标均已接近其物理极限，难以在原有架构上实现进一步提升。

近年来，利用光子学大带宽、低抖动优势的光模数转换技术得到了快速的发展。这其中采用光子采样前端与传统电子模数转换器后端结合的方案，因光电子器件性能的不断提升以及集成技术逐渐成熟，得到了长足的发展，已经向实用化迈进。在这种方案中，锁模激光器产生的光脉冲作为光采样时钟，电光调制器作为光子采样门，采样后的光脉冲序列经过光电探测转换为电信号并由后端的电子模数转换器完成数字量化与编码。尽管锁模激光器能够产生高重复频率的采样脉冲，但由于电子模数转换器的转换速率有限，因此该方案往往需要通过解复用模块将采样后的光脉冲序列解复用为多个通道以此达到降低输入电子模数转换器信号速率的目的。解复用模块的使用在很大程度上增加了光模数转换系统的复杂度，并且解复用模块本身的性能也会对光模数转换系统的性能产生影响。解复用模块通常由多种光学器件共同组成，因此解复用模块的整体性能十分复杂且不稳定。解复用模块通常基于波分复用或时分复用的原理而构成，基于不同原理的解复用模块所采用的光学器件也不尽相同。

随着微波光子学和集成光电子学的发展，推动了光模数转换技术向高性能、实用化、小型化的方向发展。研究者对于包含解复用模块的光模数转换系统开展了相应的研究。研究者采用光开关阵列作为光模数转换系统中的解复用模块，并将该光模数转换系统用于雷达回波信号的接收，实现了第一台真正意义上的全光相参雷达系统并进行了外场测试[参见P.Ghelfi,et al.,“A fully photonics-based coherent radar system,”Nature.507,341-345,2014.]。还有研究者利用硅基光电子学实现了两通道的光模数转换芯片，该光模数转换芯片中的解复用模块是基于波分复用的原理实现的[参见A.Khilo,etal.,“Photonic ADC:overcoming the bottleneck of electronic jitter.”OpticsExpress.Vol.20,No.4,4454-4469,2012.]。目前，基于不同原理的解复用模块广泛应用于不同光模数转换系统中。随着集成光电子学的发展解复用模块集成于光模数转换芯片中，无法通过测试解复用模块中单个元器件的性能而计算得到解复用模块的整体性能。因此，迫切需要一种能够对光模数转换系统中解复用模块的性能进行直接测试的通用方法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种光模数转换系统中解复用模块性能的测试方法。该方法基于光子学技术，通过输入光模数转换系统不同频率的被采样信号，测量得到光模数转换系统的通道响应曲线。通道响应曲线中，位于不同奈奎斯特区间的输出信号功率的极差能够反映出解复用模块的性能。不同奈奎斯特区间的输出信号功率的极差越小，则解复用模块的性能越好。该方法适用于基于不同解复用原理的解复用模块，并且极大的简化了光模数转换系统中解复用模块性能的测试流程。该方法有望为下一代光模数转换芯片的优化设计和性能测试提供更为简单有效的手段。

本发明的技术方案如下：