[发明专利]基于相位编码的多阈值全光量化系统

权利要求书

1.一种基于相位编码的多阈值全光量化系统，其特征在于，包括高重复频率飞秒脉冲光源，1×M光分路器，移相光量化模块，孤子自频移模块，多阈值编码模块；其中，所述移相光量化模块为M路电光调制器，所述孤子自频移模块包括第一M路高非线性光纤、M路单模光纤和第二M路高非线性光纤，所述多阈值编码模块包括M个波分解复用器、M×N光延迟线阵列、M×N光电探测器阵列和编码模块；

高重复频率飞秒脉冲光源产生频率为几十兆赫兹以上、脉宽为飞秒量级的采样光脉冲，经1×M光分路器功率均分为M路，分别输入至M路电光调制器中；M路采样光脉冲在M路电光调制器中被待采样模拟信号调制，通过调节电光调制器的偏置电压使得M路电光调制器中相邻通道间的相移差为π/M，调制后的M路采样光脉冲的峰值功率携带了待采样模拟信号的幅度信息，输入至第一M路高非线性光纤；调制后的M路采样光脉冲经过第一M路高非线性光纤，完成光脉冲峰值功率到自频移量之间的线性映射，将待采样模拟信号的幅度信息转换为光脉冲的波长偏移量，输入至M路单模光纤和第二M路高非线性光纤的级联结构；M路单模光纤和第二M路高非线性光纤的级联结构进行频谱压缩后，传输至M个波分解复用器；经过M个波分解复用器完成阈值量化，将光脉冲按照频谱成分进行分流，其中每一个波分解复用器具有N个输出通道，N个输出通道的最优波长范围采用阈值点分布算法得到，量化后得到M×N个光功率输出；M×N个光功率输出经M×N光延迟线阵列进行色散补偿后，输入至M×N光电探测器阵列进行探测，得到M×N个功率值；M×N个功率值在编码模块进行比较，将最大功率值对应的通道编码作为输出。

2.根据权利要求1所述的基于相位编码的多阈值全光量化系统，其特征在于，所述电光调制器为铌酸锂电光调制器。

3.根据权利要求1所述的基于相位编码的多阈值全光量化系统，其特征在于，所述第一M路高非线性光纤和第二M路高非线性光纤的材料相同，为非线性折射率大于硅材料折射率一个数量级以上的光纤材料；所述第一M路高非线性光纤包括M段长度相同的光纤，第二M路高非线性光纤包括M段长度相同的光纤，且第一M路高非线性光纤中的光纤长度与第二M路高非线性光纤中的光纤长度不相同。

4.根据权利要求1所述的基于相位编码的多阈值全光量化系统，其特征在于，所述M路单模光纤和第二M路高非线性光纤满足正负啁啾相抵消。

5.根据权利要求1所述的基于相位编码的多阈值全光量化系统，其特征在于，所述阈值点分布算法的过程为：

步骤1、根据需求设置并行通道数目M和每一个波分解复用器的输出通道数目N；

步骤2、将第一M路高非线性光纤输出的最大波长偏移量和最小波长偏移量的差值表示为C_O，将0～C_O平均分割为N段，得到N段范围；

步骤3、根据步骤2得到的N段范围，采用深度优先搜索算法和评价模型确定N个输出通道的最优波长范围；其中，评价模型为：

其中，SNR(dB)代表信噪比，A代表待采样模拟信号的振幅，N代表量化状态的数目，x(i)和x^’(i)分别代表理想的量化位宽和实际计算所得的量化位宽，σ_q²代表ADC系统的固有量化噪声功率，σ_q²＝Δ²/12，其中Δ为量化步长。