[發明專利]一種基于分級量化原理的光子模數轉換系統及方法

在審

• 申請號: 202010008437.5
• 申請日: 2020-01-06
• 公開（公告）號: CN111045275A
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 楊淑娜;劉志偉;池灝;楊波;曾然;李齊良;胡淼
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G02F7/00
• 分類號: G02F7/00
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

1.一種基于分級量化原理的光子模數轉換方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1.由鎖模激光器發出的采樣光脈沖源經過第一光分束器分成三路并行的采樣光脈沖；

S2.所述三路并行的采樣光脈沖分別對第一電光調制器、第二電光調制器和第三電光調制器中的模擬射頻信號進行調制，輸出三路調制信號；

S3.所述第一電光調制器、第二電光調制器和第三電光調制器輸出的調制信號分別經第二光分束器、第三光分束器和第四光分束器分為數個光通道；一部分光通道接入粗量化模塊，另一部分光通道接入細量化模塊；

S4.所述粗量化模塊和細量化模塊中的每一個光通道分別接入一個光電轉換器進行光電轉換后再接入相應的比較器，通過和預先設定好的比較器判決閾值進行比較，當輸入電壓大于閾值時判決輸出為“1”，否則輸出為“0”，從而將模擬信號轉換為數字信號。

2.根據權利要求1所述的一種基于分級量化原理的光子模數轉換方法，其特征在于,所述步驟S2中，模擬射頻信號是由信號發生器產生并同步輸入到第一電光調制器、第二電光調制器和第三電光調制器中。

3.根據權利要求2所述的一種基于分級量化原理的光子模數轉換方法，其特征在于，所述步驟S2中，所述第一電光調制器、第二電光調制器和第三電光調制器輸出的三路調制信號的初始相位為0、π/3和2π/3。

4.根據權利要求3所述的一種基于分級量化原理的光子模數轉換方法，其特征在于，所述第一電光調制器、第二電光調制器和第三電光調制器的三路調制信號的初始相位分別由第一直流電源、第二直流電源和第三直流電源提供偏置電壓進行控制，以使三個調制器分別偏置在0、V_π/3和2V_π/3處。

5.根據權利要求1所述的一種基于分級量化原理的光子模數轉換方法，其特征在于，所述步驟S2中，第一電光調制器、第二電光調制器和第三電光調制器輸出的光信號強度I_i(i＝1，2，3)的表達式分別為：

其中，I₀代表輸入光強，代表輸入模擬信號引入的相移。

6.根據權利要求1所述的一種基于分級量化原理的光子模數轉換方法，其特征在于，所述步驟S3具體為，所述第一電光調制器輸出的調制信號經第二光分束器分為C₁個光通道，前兩個光通道接入粗量化模塊，剩余C₁-2個光通道接入細量化模塊；所述第二電光調制器和第三電光調制器輸出的調制信號分別經第三光分束器和第四光分束器分為C₂和C₃個光通道，其中第一個光通道都接入粗量化模塊，剩余C₂-1和C₃-1個光通道都接入細量化模塊；粗量化模塊中共接入四個光通道，細量化模塊中共接入3n個光通道，其中n為每一路調制信號經各自光分束器分束后接入細量化模塊中的光通道數量；第i路調制信號在粗量化模塊、細量化模塊中對應的總光通道數量C_i的表達式分別為：

C₁＝n+2

C₂＝n+1

C₃＝n+1 。

7.根據權利要求1所述的一種基于分級量化原理的光子模數轉換方法，其特征在于，所述S4中，粗量化模塊中四個光通道對應的比較器閾值為固定值；第i路調制信號經分束器分束后接入細量化模塊的第j(j＝1,2,…,n)個光通道所加比較器閾值T_ij的表達式為：

其中，

8.根據權利要求7所述的一種基于分級量化原理的光子模數轉換方法，其特征在于，所述粗量化模塊中四個光通道對應的比較器歸一化閾值分別為0.75、0.25、0.25、0.25。

9.一種基于分級量化原理的光子模數轉換系統，其特征在于，包括鎖模激光器、第一光分束器、第一電光調制器、第二電光調制器、第三電光調制器、信號發生器、第一直流電源、第二直流電源、第三直流電源、第二光分束器、第三光分束器、第四光分束器、粗量化模塊和細量化模塊；所述鎖模激光器用于發出采樣光脈沖源，所述信號發生器用于產生模擬射頻信號并同步輸入到第一電光調制器、第二電光調制器和第三電光調制器中，所述第一直流電源、第二直流電源、第三直流電源用于分別為第一電光調制器、第二電光調制器和第三電光調制器提供偏置電壓；所述采樣脈沖源經過第一光分束器分成三路采樣脈沖，所述三路采樣光脈沖分別進入第一電光調制器、第二電光調制器和第三電光調制器中同時對模擬射頻信號進行調制，輸出三路調制信號；所述三路調制信號分別經第二光分束器、第三光分束器、第四光分束器各分束為C₁、C₂、C₃個光通道；所述第二光分束器分束出的前兩個光通道和第三光分束器、第四光分束器分束出的第一個光通道接入粗量化模塊中，剩余其它光通道接入細量化模塊以完成模擬信號到數字信號的轉換。