[發明專利]一種級聯結構的LiNbO3波導電光模數轉換方法

無效

• 申請號: 200910058881.1
• 申請日: 2009-04-09
• 公開（公告）號: CN101630106A
• 公開（公告）日: 2010-01-20
• 發明（設計）人: 劉永;周曉麗;張謙述;張尚劍;段嬪香;楊亞培;戴基智;劉永智;李和平
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G02F7/00
• 分類號: G02F7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于光電子技術領域和集成光波導器件領域，他特別涉及到級聯結構的LiNbO₃波導電光模數轉換方法的研究。

背景技術

模數轉換器(ADC)是一種將模擬信號轉換為數字信號的器件。模數轉換過程一般分為取樣、保持、量化、編碼四個步驟。采樣速率和分辨率是衡量模數轉換器(ADC)的性能兩個最重要的參數。

一般衡量模數轉換器(ADC)的性能主要是由采樣速率和分辨率這兩個最重要的參數決定的。采樣速率主要由A/D轉換器的采樣時間決定，常用單位是KS/s和MS/s。分辯率又稱精度，通常以數字信號的位數來表示，位數越高分辨率越大。模數轉換器作為連接模擬與數字世界的橋梁，在高速信號處理領域，尤其是在寬帶雷達、電子偵探、電子對抗、核武器監控、擴頻通信等信息處理系統中都要求達到GS/s以上高轉換速率和高比特的轉換精度。

現在，模數轉換器從技術上可以分為三種，即電子半導體模數轉換器、超導材料模數轉換器和光學模數轉換器。超導材料模數轉換器對環境要求高，需要超低溫工作環境，因此使用范圍受到限制。對于目前廣泛使用的電子模數轉換器，由于載流子遷移率有限，因而難以獲得數十GS/s的采樣速率和高的有效精度。近年來的高速的電子ADC產品，其性能均低于10GS/s，10bits(見文獻R.H.Walden，Analog-to-digital?converter?survey?and?analysis，J.Select.Areas?Commun.，Vol.17，539-550(1999))，很難滿足微波信號數字化的電子要求，成為限制高速信號處理領域的瓶頸。因此，要實現對高速信號的模數轉換，就必須尋求新的突破。

基于上述理由，引入了光學模數轉換技術以及如今的光電混合方式的模數轉換技術。光電模數轉換器一般分為光時分復用ADC、光波分復用ADC、時域展寬電光ADC以及相位編碼ADC。

光時分復用ADC，利用光時分復用OTDM技術使不同時序的采樣光脈沖解復用，分別進入平行的多個量化通道，每個量化通道中用一個低速的電ADC進行模數轉換，這樣既可以降低對電ADC的要求同時也保證了高的量化精度。2001年P.Joudawl?ki?s及J.C.Twi?chell采用此方法，應用8個63MS/s，14bits的電ADC獲得總體505MS/s，8.2bits的效果。(見文獻Paul.W.Juodawlkis，J.C.Twichell，etc.Optically?sampled?analog-to-digital?converter?J.IEEE?Transactionson?microwave?theory?and?techniques，2001，vol.49(10)：1840-1852)

光波分復用ADC，利用波分復用OWDM技術，其思路同光時分復用ADC基本一致，不同的是將N個波長的采樣光脈沖安排在不同的時序上，被調制的光脈沖序列經光波分解復用后分成N路波長通道，再經過電檢測、量化輸出。1999年A.S.Bhushan及F.Coppinge等人采用寬光譜光源及光線色散來產生連續的光載波，經過RF信號調制后用帶有延時反饋AWG選出N個不同波長的已采樣光脈沖安排在不同時序和不同的通道中，構成了波分復用電光ADC(見文獻A.S.Bhushan，F.Coppinger?and?B.jalali.Nondispersive?wavelength-division?sampling?J.optics?letters，1999，vol.24，(11)：738-740)

脈沖時域展寬ADC，針對高頻率模擬信號，在信號調制到采樣光脈沖上后，利用色散元件將光脈沖在時域上展寬，然后利用OTDM或者OWDM技術量化。這樣可以降低對電ADC采樣速率的要求，使整個系統的采樣頻率提高N倍。1998年A.S.Bhushan及F.Coppinger等人利用此技術結合波分復用使電光ADC采樣速率進一步提高到150GS/s。(見文獻A.S.Bhushan，F.Coppinger?and?B.jalali.150G?samples/s?wavelength?division?sampler?with?time-stretched?output?J.Electron.Lett，1998，vol.34，(5)：474-475)