[发明专利]一种可调谐光子时间拉伸模数转换系统及其信号发射结构

说明书

本发明涉及一种可调谐光子时间拉伸模数转换系统的信号发射结构，信号发射结构包括：锁模激光器、啁啾光纤光栅装置、第一色散介质和马赫曾德尔电光调制器；锁模激光器输出宽带窄脉冲光，啁啾光纤光栅装置接收宽带窄脉冲光并在时域上进行拉伸展宽处理，得到啁啾光波信号，啁啾光波信号通过第一色散介质进行时域拉伸，输出拉伸光波信号；马赫曾德尔电光调制器接收拉伸光波信号和RF信号，形成输出的调制光；可调谐光子时间拉伸模数转换系统还包括色散介质、光电探测器和模数转换器，调制光经过色散介质传输至光电探测器进行下变频，通过模数转换器进行采样。本发明既提高了模数转换的采样率又避免了增加元器件，有效简化了系统操作的繁琐性。

技术领域

本发明涉及光电技术领域，尤其涉及一种基于光子时间拉伸的可调谐的模数转换系统及其信号发射结构。

背景技术

光子时间拉伸(PTS)是一种能够拉伸光信号时域宽度的技术。这项技术基于时域色散理论，当一束宽谱窄脉冲光波通过色散介质传播时，不同波长的光对应的折射率不同导致其在色散介质中的传播速度也不同，因此通过色散介质后，不同波长的光在时域上会被分开，从而达到时域展宽的效果。

基于光子时间拉伸的模数转换系统(PTS-ADC)是一种针对传统模数转换器ADC在接收高频率信号时存在时间抖动、比较器不确定等电子瓶颈所提出的微波光子学方案。PTS-ADC的光源通常采用能够产生宽谱窄脉冲的锁模激光器(MLL)，锁模激光器具有时间抖动低，重复频率高的特点，能够有效提高ADC的有效位数。PTS-ADC还采用马赫-曾德尔电光调制器(MZM)将宽带射频(RF)信号调制到光脉冲上，通过色散介质对光脉冲进行时域拉伸，拉伸后的信号在频域上减小了带宽，降低了对后端ADC的采样速率的要求。

PTS-ADC为了提高采样率接收超大带宽的RF信号，通常采取的方法有两种，一种是采用大色散系数的色散介质来展宽光脉冲信号，另一种是采用波分复用器和延时线实现多通道采样。采用大色散系数的色散介质虽然能够很好地展宽光脉冲信号，增加PTS-ADC系统的输入带宽，但是采用的色散介质的色散系数越大，引入的色散惩罚导致的信号幅度下降的程度也就越大，这就需要在系统中加入多级放大器，因此采用大色散系数的色散介质会增加PTS-ADC的成本和复杂度。采用波分复用器和延时线的多通道采样方法会增加ADC的采样次数，通道数越多，等效的ADC采样率会越大，但是每增加一路通道，PTS-ADC所需要的色散介质、光电调制器和ADC等器件的数量就需要增加一套，这同样会增加PTS-ADC的成本，而且不同通道之间还会存在通道不匹配等问题。

因此希望有一种基于光子时间拉伸的可调谐的模数转换系统及其信号发射结构能够解决现有技术中存在的问题。

发明内容

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种基于光子时间拉伸的可调谐的模数转换系统及其信号发射结构，其解决了基于光子时间拉伸的模数转换系统为提高ADC采样率需要增加多个元器件，造成系统操作繁琐和配置复杂的技术问题。

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明实施例提供一种可调谐的模数转换系统的信号发射结构，该信号发射机构应用于光子时间拉伸的模数转换系统，其特征在于，所述信号发射结构包括：锁模激光器、微波信号源、啁啾光纤光栅装置、第一色散介质和马赫曾德尔电光调制器；

锁模激光器输出宽带窄脉冲光，所述啁啾光纤光栅装置接收所述宽带窄脉冲光，对所述宽带窄脉冲光在时域上进行拉伸展宽处理，得到啁啾光波信号，所述啁啾光波信号通过第一色散介质进行时域拉伸，输出拉伸光波信号；微波信号源输出RF信号，马赫曾德尔电光调制器接收所述拉伸光波信号和RF信号，通过电光效应将RF信号调制到所述拉伸光波信号上，形成输出的调制光；

所述RF信号为与所述宽带窄脉冲光同步的信号；

其中，所述宽带窄脉冲光的时域宽度为飞秒级别，所述拉伸光波信号的时域宽度为纳秒级别；