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全光模数转换若干关键技术研究

作　者: 吴庆伟
导　师: 姚敏玉
学　校: 清华大学
专　业: 电子科学与技术
关键词: 全光模数转换光采样移相光量化光谱编码
分类号: TN792
类　型: 博士论文
年　份: 2009年
下　载: 138次
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内容摘要

模数转换器(ADC)是连接模拟与数字世界的桥梁。随着数字信号处理技术的快速发展,电子ADC越来越不能满足各种超宽带应用的需求。全光模数转换利用光子技术实现对模拟电信号的采样及量化,可以在实现超高采样率的同时,得到高量化精度,是突破电子ADC瓶颈的有效手段。本论文对全光模数转换中的移相光量化、采样光脉冲序列的产生及光谱量化编码等若干关键技术进行了研究。移相光量化只需要一个电光调制器就可以完成全光量化编码,是实现全光模数转换的有效手段。论文提出了三种新的移相光量化的方案,分别是利用光纤挤压器、利用相位调制器及非对称M-Z(Mach-Zehnder)调制器中色散效应的移相光量化。并对前两种方案进行了实验验证,测量了16信道移相光量化的直流传输特性,分别对2.5GHz的正弦信号实现了4.42和4.3比特的量化精度。论文研究了采样光脉冲序列的时间抖动、幅度抖动以及脉冲宽度对全光模数转换性能的影响。实验得到了宽度为11ps的锁模光脉冲输出,利用其可以实现时分复用40GS/s的采样率。利用波分/时分复用相结合的方式产生了重复频率为40GHz的采样光脉冲序列。还得到了可以实现100GS/s采样率,宽度为5.1ps的超短光脉冲输出。论文利用时分复用以及波分/时分复用相结合的方式,分别实现了对2.5GHz正弦信号的40GS/s光脉冲采样,利用8信道移相光量化分别得到了3.68和3.45比特的量化精度。提出了走离预补偿技术,可以大大提高全光模数转换系统的带宽。并对移相光量化进行了改进。论文对基于光谱量化编码的全光模数转换进行了研究。提出了新颖的光谱编码全光模数转换方案。利用级联两臂差倍增非对称M-Z调制器的可调谐滤波特性,将模拟电压与其峰值透射波长建立起线性关系。量化编码不需要任何非线性效应,避免了已有光谱编码全光模数转换方案中的一大难题。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-11
第1章绪论  11-28
  1.1 引言  11-13
  1.2 光模数转换技术的研究概况  13-24
    1.2.1 光电混合模数转换  14-18
    1.2.2 全光模数转换  18-24
  1.3 全光模数转换关键技术  24-26
  1.4 论文的主要内容和研究成果  26-28
第2章移相光量化  28-58
  2.1 移相光量化理论  28-38
    2.1.1 移相光量化的基本原理  28-30
    2.1.2 移相光量化的编码特性  30-33
    2.1.3 移相偏差对移相光量化的影响  33-38
  2.2 基于偏振光干涉的移相光量化  38-40
  2.3 利用光纤挤压器的移相光量化  40-47
    2.3.1 光纤挤压器  40-43
    2.3.2 实验验证  43-47
  2.4 利用相位调制器中色散效应的移相光量化  47-53
    2.4.1 基本原理  47-52
    2.4.2 实验验证  52-53
  2.5 利用非对称M-Z 调制器中色散效应的移相光量化  53-57
  2.6 本章小结  57-58
第3章采样光脉冲序列  58-76
  3.1 采样光脉冲特性对全光模数转换性能的影响  58-65
    3.1.1 采样光脉冲的时间抖动  59-61
    3.1.2 采样光脉冲的幅度抖动  61-63
    3.1.3 采样光脉冲的脉冲宽度  63-65
  3.2 超短光脉冲的产生  65-68
  3.3 波分/时分复用采样光脉冲序列  68-73
    3.3.1 4×10GS/s 采样光脉冲序列  68-72
    3.3.2 100GS/s 采样光脉冲序列  72-73
  3.4 信道不均衡对全光模数转换的影响  73-75
  3.5 本章小结  75-76
第4章 40GS/s 全光模数转换实验  76-98
  4.1 引言  76-77
  4.2 时分复用40GS/s 全光模数转换实验  77-82
  4.3 波分/时分复用40GS/s 全光模数转换实验  82-86
  4.4 采样光脉冲的阈值判决  86-88
  4.5 走离预补偿技术  88-94
  4.6 移相光量化的改进  94-97
  4.7 本章小结  97-98
第5章光谱编码全光模数转换  98-114
  5.1 引言  98-103
  5.2 利用非对称M-Z 调制器的光谱编码全光模数转换  103-113
    5.2.1 基本原理  103-106
    5.2.2 利用级联非对称 M-Z 调制器的光谱编码全光模数转换  106-113
  5.3 本章小结  113-114
第6章结论  114-116
参考文献  116-123
致谢  123-124
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  124-125

全光模数转换若干关键技术研究

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