CN102436113B - 高速调制光发射器件非线性谐波特性的光量化器 - Google Patents

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Abstract

一种基于高速调制光发射器件非线性谐波特性的高速光量化器，包括：一高速微波电信号源；一采样光源，该采样光源接收高速微波电信号源的信号；一强度调制器，该强度调制器的输入端与采样光源的输出端连接；一高速光电探测器，该高速光电探测器的输入端与强度调制器的输出端连接；一待测模拟微波信号源，该待测模拟微波信号源向强度调制器发送信号；一线性电放大器，该线性电放大器接收高速光电探测器的信号；一高速调制光发射器件，该高速调制光发射器件接收线性电放大器的信号；一波导阵列光栅，该波导阵列光栅的输入端与高速调制光发射器件的输出端连接；一并行高速光探测阵列，该并行高速光探测阵列的输入端与波导阵列光栅的输出端连接。

Description

高速调制光发射器件非线性谐波特性的光量化器
技术领域
本发明涉及微波光子学领域，更具体的说是用于模数转换的高速调制光发射器件非线性谐波特性的光量化器。
背景技术
高速、高精度量化器是雷达、高性能计算、通信、高速仪器等领域必不可少的核心器件。随着近年来信息技术的高速发展，传统的依靠电子学技术的量化器尽管一直在发展，但由于其受限于带宽低、比较器判决模糊等因素的限制，发展的非常缓慢，很难满足需求。光量化器较传统的电学量化器有具有分辨率高、采样速率快、稳定性高、抗电磁干扰等有点，近几年倍受关注。近年来提出了很多光量化器结构，例如：采用零色散光纤与反常色散光纤对实现光量化，利用非平衡马赫-曾德尔调制器与滤波器阵列等。本发明提供了一种基于高速调制光发射器件非线性谐波特性的光量化器。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种高速调制光发射器件非线性谐波特性的光量化器，其是利用高速调制光发射器件非线性谐波特性来实现一种用于高速、高精度模数转换的光量化器。
为达到上述目的，本发明提供一种一种基于高速调制光发射器件非线性谐波特性的高速光量化器，包括：
一高速微波电信号源；
一采样光源，该采样光源接收高速微波电信号源的信号；
一强度调制器，该强度调制器的输入端与采样光源的输出端连接；
一高速光电探测器，该高速光电探测器的输入端与强度调制器的输出端连接；
一待测模拟微波信号源，该待测模拟微波信号源向强度调制器发送信号；
一线性电放大器，该线性电放大器接收高速光电探测器的信号；
一高速调制光发射器件，该高速调制光发射器件接收线性电放大器的信号；
一波导阵列光栅，该波导阵列光栅的输入端与高速调制光发射器件的输出端连接；
一并行高速光探测阵列，该并行高速光探测阵列的输入端与波导阵列光栅的输出端连接。
其中采样光源是级联的激光器与强度调制器，或是高速锁模激光器，或是基于增益开关的高速脉冲激光器。
其中强度调制器是一个高消光比的铌酸锂强度调制器，其带宽不小于采样光源的带宽。
其中高速光电探测器的带宽不小于采样光源的带宽。
其中待测模拟微波信号源所发射微波信号的带宽不大于采样光源2带宽的一半。
其中线性电放大器的带宽不小于采样光源的带宽。
其中高速调制光发射器件为直接调制分布反馈模拟激光器，或是级联的激光器与电吸收调制器，或是级联的激光器与铌酸锂强度调制器，他们的带宽不小于采样光源的带宽。
其中波导阵列光栅的信道间隔与高速微波电信号源的带宽相等。
其中并行高速光探测器阵列是集成器件，或是分立器件，其单个探测器单元的带宽不小于采样光源的带宽。
本发明的有益效果是：此光量化器除具有一般光量化器的分辨率高、采样速率快和稳定性高等优点外，还具有结构简单、线性度高，易于集成等优点。
附图说明
为进一步说明本发明的技术内容，以下结合附图对本发明作进一步说明，其中：
图1是本发明“高速调制光发射器件非线性谐波特性的的光量化器”的结构框图。
图2是高速调制光发射器件被微波信号调制后的输出光谱示意图。
图3是基于高速调制光发射器件非线性谐波特性的光量化器各阶光谱光功率的变化规律和量化示意图。
具体实施方式
本发明提供一种基于高速调制光发射器件非线性谐波特性的高速光量化器，包括：
一高速微波电信号源1；
一采样光源2，该采样光源2是级联的激光器与强度调制器，或是高速锁模激光器，或是基于增益开关的高速脉冲激光器，该采样光源2接收高速微波电信号源1的信号；
一强度调制器3，该强度调制器3的输入端通过保偏光纤与采样光源2的输出端连接，该强度调制器3是一个高消光比的铌酸锂强度调制器，其带宽不小于采样光源2的带宽；
一高速光电探测器4，该高速光电探测器4的输入端与强度调制器3的输出端连接，该高速光电探测器4的带宽不小于采样光源2的带宽；
一待测模拟微波信号源5，该待测模拟微波信号源5向强度调制器3发送信号，通过强度调制器3，对光脉冲序列进行强度调制，完成对该待测模拟微波信号源5输出信号的采样。该待测模拟微波信号源5所发射微波信号的带宽不大于采样光源2带宽的一半；
一线性电放大器6，该线性电放大器6接收高速光电探测器4的信号，通过调节该线性电放大器6的增益，调节输入电脉冲序列的放大倍数。该线性电放大器6的带宽不小于采样光源2的带宽；
一高速调制光发射器件7，该高速调制光发射器件7接收线性电放大器6的信号，该高速调制光发射器件7为直接调制分布反馈模拟激光器，或是级联的激光器与电吸收调制器，或是级联的激光器与铌酸锂强度调制器，他们的带宽不小于采样光源2的带宽，当一个频率为fm微波信号调制到高速调制光发射器件7上时，输出的光谱示意图如图2所示，在光载波的两端会出现±1阶，±2阶，…±n阶边带，出现边带功率与调制信号的功率正相关。不同阶的调制边带的间隔频率为fm；
一波导阵列光栅8，该波导阵列光栅8的输入端与高速调制光发射器件7的输出端连接，该波导阵列光栅8的信道间隔与高速微波电信号源1的带宽相等，当待测微波信号导致微波载波信号功率变化时，光载波被调制产生的各阶边带光功率也随之变化。选取-1至-4阶边带为例，其功率随信号功率的变化如图3所示。选取一个功率点Pth作为判决功率。边带功率高于Pth则记为“1”，边带功率低于Pth则记为“0”。因此，当信号功率在小于P1时，-1至-4阶边带功率均低于判决功率，其编码为(0000)。当信号功率在P1至P2之间时，-1阶边带功率高于判决功率，而-2至-4阶边带均低于判决功率，因此编码为(1000)。与此相同，信号功率在P2至P3、P3至P4，和大于P4时，分别对应(1100)、(1110)、(1111)；
一并行高速光探测阵列9，该并行高速光探测阵列9的输入端与波导阵列光栅8的输出端连接，该并行高速光探测器阵列9是集成器件，或是分立器件，其单个探测器单元的带宽不小于采样光源2的带宽。
微波信号经过该光量化器被采样和量化，再经过判决和编码，完成模拟到数字的转换。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于高速调制光发射器件非线性谐波特性的光量化器，包括:
一高速微波电信号源;
一采样光源，该采样光源接收高速微波电信号源的信号;
一强度调制器，该强度调制器的输入端与采样光源的输出端连接;
一高速光电探测器，该高速光电探测器的输入端与强度调制器的输出端连接;
一待测模拟微波信号源，该待测模拟微波信号源向强度调制器发送信号;
一线性电放大器，该线性电放大器接收高速光电探测器的信号;
一高速调制光发射器件，该高速调制光发射器件接收线性电放大器的信号;
一波导阵列光栅，该波导阵列光栅的输入端与高速调制光发射器件的输出端连接;
一并行高速光探测阵列，该并行高速光探测阵列的输入端与波导阵列光栅的输出端连接。
2.根据权利要求1所述的基于高速调制光发射器件非线性谐波特性的光量化器，其中强度调制器是一个高消光比的铌酸锂强度调制器，其带宽不小于采样光源的带宽。
3.根据权利要求1所述的基于高速调制光发射器件非线性谐波特性的光量化器，其中高速光电探测器的带宽不小于采样光源的带宽。
4.根据权利要求1所述的基于高速调制光发射器件非线性谐波特性的光量化器，其中待测模拟微波信号源所发射微波信号的带宽不大于采样光源带宽的一半。
5.根据权利要求1所述的基于高速调制光发射器件非线性谐波特性的光量化器，其中线性电放大器的带宽不小于采样光源的带宽。
6.根据权利要求1所述的基于高速调制光发射器件非线性谐波特性的光量化器，其中高速调制光发射器件为直接调制分布反馈模拟激光器，或是级联的激光器与电吸收调制器，或是级联的激光器与铌酸锂强度调制器，他们的带宽不小于采样光源的带宽。
7.根据权利要求1所述的基于高速调制光发射器件非线性谐波特性的光量化器，其中波导阵列光栅的信道间隔与高速微波电信号源的带宽相等。
8.根据权利要求1所述的基于高速调制光发射器件非线性谐波特性的光量化器，其中并行高速光探测阵列是集成器件，或是分立器件，其单个探测器单元的带宽不小于采样光源的带宽。
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