一种可调谐的模数转换系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种可调谐的模数转换系统，该模数转换系统应用于光子时间拉伸，所述模数转换系统包括：锁模激光器、啁啾光纤光栅装置、马赫曾德尔电光调制器和信号接收机构；锁模激光器的输出端连接所述啁啾光纤光栅装置的输入端，所述啁啾光纤光栅装置的输出端连接马赫曾德尔电光调制器的第一输入端；马赫曾德尔电光调制器的输出端连接信号接收机构的输入端，本实用新型专利技术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。琐性。琐性。

【技术实现步骤摘要】
一种可调谐的模数转换系统


[0001]本技术涉及光电
，尤其涉及一种可调谐的模数转换系统。

技术介绍

[0002]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。
[0003]基于光子时间拉伸的模数转换系统(PTS
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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
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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
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ADC还采用马赫
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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。
[0004]PTS
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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
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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
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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
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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
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ADC的成本，而且不同通道之间还会存在通道不匹配等问题。
[0005]因此希望有一种可调谐的模数转换系统能够解决现有技术中存在的问题。

技术实现思路

[0006]鉴于现有技术的上述缺点、不足，本技术提供一种可调谐的模数转换系统，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。
[0007]为了达到上述目的，本技术采用的主要技术方案包括：
[0008]本技术实施例提供一种可调谐的模数转换系统，该模数转换系统应用于光子时间拉伸，所述模数转换系统包括：锁模激光器、微波信号源、啁啾光纤光栅装置、马赫曾德尔电光调制器和信号接收机构；
[0009]锁模激光器的输出端连接所述啁啾光纤光栅装置的输入端，所述啁啾光纤光栅装置的输出端连接马赫曾德尔电光调制器的第一输入端；
[0010]锁模激光器的SMA电信号输出端连接微波信号源的参考输入端，微波信号源的输
出端连接马赫曾德尔电光调制器的第二输入端，马赫曾德尔电光调制器的输出端连接信号接收机构的输入端；
[0011]所述啁啾光纤光栅装置的悬臂梁通过控制进行垂直位移，改变啁啾光纤光栅装置的色散系数，变化的啁啾光纤光栅装置的色散系数改变RF信号的展宽倍数，通过啁啾光纤光栅装置的光波信号在时域上进行拉伸，马赫曾德尔电光调制器将微波信号源输出的RF信号调制到拉伸的光波信号上形成调制信号。
[0012]可选地，所述啁啾光纤光栅装置包括：基座、悬臂梁、啁啾光纤光栅、支架和垂直位移柱；
[0013]所述悬臂梁为三角形的结构，所述悬臂梁包括固定端和自由端，固定端相对固定在基座上方，自由端设置在垂直位移柱的下方；
[0014]悬臂梁的斜边面贴敷啁啾光纤光栅；
[0015]垂直位移柱可移动的固定在支架上。
[0016]可选地，所述啁啾光纤光栅的几何中心与所述悬臂梁的中性面对齐。
[0017]可选地，所述啁啾光纤光栅在所述悬臂梁的中性面以上部分向所述悬臂梁固定端延伸，所述啁啾光纤光栅在所述悬臂梁本体的中性面以下部分向所述悬臂梁自由端延伸。
[0018]可选地，所述垂直位移柱上有位移刻度。
[0019]可选地，所述模数转换系统还包括：第一色散介质和第二色散介质；
[0020]第一色散介质设置于所述啁啾光纤光栅装置和所述马赫曾德尔电光调制器之间；
[0021]第二色散介质设置于所述马赫曾德尔电光调制器和信号接收机构之间，所述马赫曾德尔电光调制器的输出端连接第二色散介质的一端，第二色散介质的另一端连接信号接收机构的输入端。
[0022]可选地，所述模数转换系统还包括：环形器和光放大器；
[0023]环形器设置于所述锁模激光器和所述啁啾光纤光栅装置之间，所述锁模激光器输出端连接环形器的第一端口，环形器的第二端口连接所述啁啾光纤光栅装置；
[0024]所述啁啾光纤光栅装置输出端连接环形器的第二端口，环形器的第三端口连接所述第一色散介质一端；
[0025]光放大器设置于所述第一色散介质和所述马赫曾德尔电光调制器之间；
[0026]所述第一色散介质另一端连接光放大器的输入端，光放大器的输出端连接所述马赫曾德尔电光调制器的输入端。
[0027]可选地，所述信号接收机构包括：光电探测器和模数转换器；
[0028]光电探测器的输出端连接模数转换器的输入端。
[0029]本技术的有益效果是：本技术一种可调谐模数转换系统通过调整啁啾光纤光栅的悬臂梁的垂直位移，改变输入RF信号的展宽倍数，每改变一次输入RF信号的展宽倍数，就相当于增加至少一倍的采样次数，随着采样次数的增多，获得的信号波形就更加精确。本技术使用单通道模数转换装置即可提高信号采样率，极大的简化了基于光子时间拉伸的模数转换系统的结构。
附图说明
[0030]图1为本技术可调谐的模数转换系统的结构示意图；
[0031]图2为本技术啁啾光纤光栅装置的结构示意图；
[0032]图3为本技术啁啾光纤光栅的悬臂梁的垂直位移与各参数的拟合曲线图；
[0033]图4为未输入RF信号时，光脉冲通过马赫曾德尔电光调制器之后的光谱图；
[0034]图5(a)为垂直位移＝0mm时载波信号和调制信号波形图；
[0035]图5(b)为垂直位移＝0mm时恢复信号波形图；
[0036]图5(c)为垂直位移＝150mm时载波信号和调制信号波形图；
[0037]图5(d)为垂直位移＝150mm时恢复信号波形图；
[0038]图6为本技术可调谐的模数转换系统的正弦拟合波形图；
[0039]图7(a)为直接使用模数转换器采集得到的采样点数图；
[0040]图7(b)为本技术可调谐的模数转换系统得到的采样点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可调谐的模数转换系统，该模数转换系统应用于光子时间拉伸，其特征在于，所述模数转换系统包括：锁模激光器、微波信号源、啁啾光纤光栅装置、马赫曾德尔电光调制器和信号接收机构；锁模激光器的输出端连接所述啁啾光纤光栅装置的输入端，所述啁啾光纤光栅装置的输出端连接马赫曾德尔电光调制器的第一输入端；锁模激光器的SMA电信号输出端连接微波信号源的参考输入端，微波信号源的输出端连接马赫曾德尔电光调制器的第二输入端，马赫曾德尔电光调制器的输出端连接信号接收机构的输入端；所述啁啾光纤光栅装置的悬臂梁通过控制进行垂直位移，改变啁啾光纤光栅装置的色散系数，变化的啁啾光纤光栅装置的色散系数改变RF信号的展宽倍数，通过啁啾光纤光栅装置的光波信号在时域上进行拉伸，马赫曾德尔电光调制器将微波信号源输出的RF信号调制到拉伸的光波信号上形成调制信号。2.如权利要求1所述的可调谐的模数转换系统，其特征在于：所述啁啾光纤光栅装置包括：基座、啁啾光纤光栅、支架和垂直位移柱；所述悬臂梁为直角三角形的结构，所述悬臂梁包括固定端和自由端，固定端相对固定在基座上方，自由端设置在垂直位移柱的下方；悬臂梁的斜边面贴敷啁啾光纤光栅；垂直位移柱可移动的固定在支架上。3.如权利要求2所述的可调谐的模数转换系统，其特征在于：所述啁啾光纤光栅的几何中心与所述悬臂梁的中性面对齐。4.如权利要求3所述的可调谐的模数转换系统，其特征在于：所述啁啾光纤光栅在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵理阳，李尚儒，张青峰，肖冬瑞，刘帅旗，胡杰，余飞宏，张靖明，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：新型
国别省市：