[發明專利]一種微分光脈沖時域展寬模數轉換器

無效

• 申請號: 200910078866.3
• 申請日: 2009-03-04
• 公開（公告）號: CN101825827A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 張強;倪衛寧
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: G02F7/00
• 分類號: G02F7/00;G02F1/35
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 湯保平

技術領域

本發明涉及電光模數轉換器技術領域，特別是微分光脈沖時域展寬 (Differential?photonic?Time-Stretched)模數轉換器。

背景技術

模數(A/D)轉換器的作用是將傳感器獲得的模擬信號通過取樣、量化、 編碼等過程，轉換為數字信息。隨著信號處理系統的發展，對模數(A/D) 轉換器的采樣速率、轉換精度要求提高。傳統的電子模數(A/D)轉換器因 結構限制，難以滿足要求，于是出現了電光模數轉換器，微分光脈沖時域 展寬(Differential?photonic?Time-Stretched)模數轉換器即是電光模數 轉換器的一種形式。

模數轉換一般經過采樣、保持、量化和編碼輸出四個過程，采樣信號 頻率f_s與被采樣信號最高頻率f_H(包括噪聲在內)間必須滿足f_s≥2f_H的關 系，實際中常取f_s＝(3～5)f_H。模數轉換的速度主要取決于量化和編碼(即 轉換過程)的快慢，而轉換過程所用的時間又是保持時間的一部分。提高 模數轉換的速度，兩個方面是必須的：一是提高轉換過程的速度；二是提 高采樣信號頻率f_s，使保持時間縮短。電光模數轉換器以激光脈沖作為輸 入之一，把電信號通過電光效應調制到光脈沖上，繼而通過感光器件轉換 為低頻電信號。

近二十年來，電子模數(A/D)轉換器的制造工藝建立在高度成熟的硅 集成電路技術基礎上，已非常成熟，但高采樣速率和高位數二者不可兼得， 采樣速率每增加一倍，位數就降低一位。現在，電子模數(A/D)轉換器性 能的進一步提高遇到重大技術難題：1.將孔徑抖動(aperture?jitter)降 低到1ps以下；2.最大采樣速率超過8Gs/s；3.在滿足1、2的基礎上功耗 降低到5W以下。

相對于電子模數(A/D)轉換器，電光模數(A/D)轉換器在原理上具有巨 大的優勢。光振蕩頻率為10¹⁴Hz，現代的鎖模激光器(mode-locked?lasers) 能產生大于10GHz的光脈沖序列，其時間抖動(timing?jitter)小于10fs。 以光脈沖序列作為采樣脈沖明顯優于電子脈沖，且可以顯著降低采樣后信 號的相對帶寬，為后續處理奠定良好基礎。

隨著信號處理系統的發展，對模數(A/D)轉換器的采樣速率、轉換精 度要求提高。傳統的電子模數轉換器因結構限制，難以滿足要求，于是出 現了電光模數轉換器，微分光脈沖時域展寬(Differential?photonic Time-Stretched)模數轉換器即是電光模數轉換器的一種形式。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種微分光脈沖時域展寬(Differential photonic?Time-Stretched)模數轉換器。提出將待測信號調制到采樣光脈 沖上后，利用光纖將采樣光脈沖包絡在時域上無失真展寬，然后利用低速 模數(A/D)轉換器將其量化。

本發明一種微分光脈沖時域展寬模數轉換器，包括：

一超連續激光光源；

一電光調制器，該電光調制器的輸入端經第一光纖與超連續激光光源 的輸出端連接，該電光調制器接收待測電信號，接入偏置電壓；

一延時器，該延時器的輸入端與電光調制器的正相信號輸出端連接， 使電光調制器的正相信號端產生T/2的延時，T＞0；

一合成器，該合成器的輸入端與延時器的輸出端及電光調制器的反相 信號端的輸出端連接；

一感光器件，該感光器件的輸入端經第二光纖與合成器的輸出端連 接；

一模數轉換器，該模數轉換器的輸入端與感光器件的輸出端連接。

其中超連續激光光源包括：

一光纖鎖模激光器；

一摻鉺光纖放大器，該摻鉺光纖放大器的輸入端經光子晶體與半導體 泵浦激光器的輸出端相連；

一帶通濾波器，該帶通濾波器的輸入端與摻鉺光纖放大器的輸出端相 連，帶通濾波器的輸出端為超連續激光光源的輸出端。

其中超連續激光光源的輸出信號的周期為T。