CN105938286B - 一种基于受激布里渊效应的时间展宽模数转换器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于受激布里渊效应的时间展宽模数转换器，包括连续波信号源，连续波信号源、调制器、第一环形器、非线性受激布里渊效应光纤、第二环形器、掺铒光纤放大器、第一偏振控制器依次连接；射频信号源从调制器的第三端口对连续波进行调制；泵浦源从第二环形器的第三端口进入；第一偏振控制器的第二端口依次连接第一波分复用器、高非线性光纤、第二偏振控制器、第二波分复用器后，接入耦合器的第三端口；第一波分复用器的第三端口接入耦合器的第一端口；时钟信号源连接第一隔离器，第一隔离器接入耦合器的第二端口；第二隔离器连接滤波器，滤波器接入耦合器的第四端口。

Description

一种基于受激布里渊效应的时间展宽模数转换器
技术领域
本发明属于光信息技术领域，具体涉及一种基于受激布里渊效应的时间展宽模数转换器。
背景技术
传统的模数转换器采样速率和有效输入带宽低，而时间展宽模数转换器运用光的时间展宽技术，可以增加模数转换器系统的整体采样率和有效输入带宽。光的时间展宽技术主要通过运用光纤的二阶色散参量对光脉冲进行线性拉伸，将光脉冲在时域上展宽，这样相同的采样速率下，时间展宽后，采样后的波形与原波形更加趋向一致。
发明内容
基于上述现状，本发明公开了一种基于受激布里渊效应的时间展宽模数转换器。
本发明采取以下技术方案：一种基于受激布里渊效应的时间展宽模数转换器，包括连续波信号源(1)、射频信号源(2)、强度调制器(3)、第一环形器(4-1)、第二环形器(4-2)、非线性受激布里渊效应光纤(5)、时钟信号源(6)、泵浦源(7)、掺铒光纤放大器(8)、第一隔离器(9-1)、第二隔离器(9-2)、第一偏振控制器(10-1)、第二偏振控制器(10-2)、耦合器(11)、第一波分复用器(12-1)、第二波分复用器(12-2)、高非线性光纤(13)、滤波器(14)，连续波信号源(1)与调制器(3)的第一端口a1连接，射频信号源(2)从强度调制器(3)的第三端口a3对连续波进行调制，强度调制器(3)的第二端口a2与第一环形器(4-1)的第一端口b1连接，第一环形器(4-1)的第二端口b2通过非线性受激布里渊效应光纤(5)与第二环形器(4-2)的第一端口c1连接，泵浦源(7)从第二环形器(4-2)的第三端口c3进入，再从第二环形器(4-2)的第一端口c1进入非线性受激布里渊效应光纤(5)，最后从第一环形器(4-1)的第三端口b3输出。第二环形器(4-2)的第二端口c2与掺铒光纤放大器(8)的第一端口d1连接，掺铒光纤放大器(8)的第二端口d2与第一偏振控制器(10-1)的第一端口e1连接，第一偏振控制器(10-1)的第二端口e2与第一波分复用器(12-1)的第一端口f1连接，第一波分复用器(12-1)的第二端口f2通过高非线性光纤(13)连接到第二偏振控制器(10-2)的第一端口g3，第二偏振控制器(10-2)的第二端口g4与第二波分复用器(12-2)的第一端口h1连接，控制信号从第二波分复用器(12-2)的第三端口h3下路，第二波分复用器(12-2)的第二端口h2与耦合器(11)的第三端口i3连接，抽样时钟信号源(6)连接到第一隔离器(9-1)的第一端口j1，第一隔离器(9-1)的第二端口j1与耦合器(11)的第二端口i2连接，耦合器(11)的第一端口i1与第一波分复用器(12-1)的第三端口f3连接，耦合器(11)的第四端口i4与滤波器(14)的第一端口k1连接，滤波器(14)的第二端口k2与第二隔离器(9-2)的第一端口l1连接。系统通过受激布里渊效应光纤(5)得到时间展宽的泵浦控制模拟信号，通过掺饵光纤放大器(8)进行放大，通过耦合器，注入到环中，对来自耦合器(11)两个方向的抽样光信号进行交叉相位调制，控制脉冲的开关，实现对控制信号的抽样。
优选的，泵浦光波长为1310nm。
优选的，时钟信号的波长1550nm。
优选的，耦合器分光比为1:1。
优选的，利用布里渊效应光纤的强色散性对信号进行时间展宽。
本发明基于布里渊效应光纤的强色散性，增加了光信号的展宽比例，从而进一步增加了模数转换器系统的整体采样率和有效输入带宽；并且，采用非线性萨格纳克光纤环开关实现数字逻辑操作，具有结构简单、操作性强等优点。
附图说明
图1为基于布里渊效应的时间展宽模数转换器的结构示意图。
图2为时钟信号透射率随透射信号功率关系变化图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明优选实施例作详细说明。
如图1所示，本实施例基于受激布里渊效应的时间展宽模数转换器，包括连续波信号源1、射频信号源2、强度调制器3、第一环形器4-1、第二环形器4-2、非线性受激布里渊效应光纤5、时钟信号源6、泵浦源7、掺铒光纤放大器8、第一隔离器9-1、第二隔离器9-2、第一偏振控制器10-1、第二偏振控制器10-2、耦合器11、第一波分复用器12-1、第二波分复用器12-2、高非线性光纤13、滤波器14，连续波信号源1与调制器3的第一端口a1连接，射频信号源2从强度调制器3的第三端口a3对连续波进行调制，强度调制器3的第二端口a2与第一环形器4-1的第一端口b1连接，第一环形器4-1的第二端口b2通过非线性受激布里渊效应光纤5与第二环形器4-2的第一端口c1连接，泵浦源7从第二环形器4-2的第三端口c3进入，再从第二环形器4-2的第一端口c1进入非线性受激布里渊效应光纤5，最后从第一环形器4-1的第三端口b3输出。
第二环形器4-2的第二端口c2与掺铒光纤放大器8的第一端口d1连接，掺铒光纤放大器8的第二端口d2与第一偏振控制器10-1的第一端口e1连接，第一偏振控制器10-1的第二端口e2与第一波分复用器12-1的第一端口f1连接，第一波分复用器12-1的第二端口f2通过高非线性光纤13连接到第二偏振控制器10-2的第一端口g3，第二偏振控制器10-2的第二端口g4与第二波分复用器12-2的第一端口h1连接，控制信号从第二波分复用器12-2的第三端口h3下路，第二波分复用器12-2的第二端口h2与耦合器11的第三端口i3连接，抽样时钟信号源6连接到第一隔离器9-1的第一端口j1，第一隔离器9-1的第二端口j1与耦合器11的第二端口i2连接，耦合器11的第一端口i1与第一波分复用器12-1的第三端口f3连接，耦合器11的第四端口i4与滤波器14的第一端口k1连接，滤波器14的第二端口k2与第二隔离器9-2的第一端口l1连接。
系统通过受激布里渊效应光纤5得到时间展宽的泵浦控制模拟信号，通过掺饵光纤放大器8进行放大，通过耦合器，注入到环中，对来自耦合器11两个方向的抽样光信号进行交叉相位调制，控制脉冲的开关，实现对控制信号的抽样。
本实施例中，泵浦光波长为1310nm。时钟信号的波长1550nm。耦合器分光比为1:1。
其中，部件编号9-1-14构成用于A/D转换的编码器。在环内沿顺时针方向传输的模拟信号作为控制信号，波长不同的探测脉冲沿两个方向在环内循环。每个脉冲通过XPM使顺时针传输的探测脉冲产生相移，相移的大小正比于控制脉冲的峰值功率，透射探测脉冲的峰值功率取决于在顺时针方向与之交叠的控制脉冲的峰值功率，通过适当调节编码器的传递函数和阈值大小，就能将模拟信号转换成数字信号。
本发明构造了基于受激布里渊效应的时间展宽模数转换器，其利用调制器、布里渊效应光纤、环形器、泵浦光、掺饵光纤放大器、偏振控制器、耦合器、高非线性光纤、光隔离器等使得模拟信号转换为数字信号得以实现。
本发明利用布里渊效应光纤对信号进行时间展宽，再利用非线性萨格纳克光纤环实现数字逻辑操作，具有增加ADC整体采样率和有效输入带宽、结构简单、操作性强等优势。
以上对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于受激布里渊效应的时间展宽模数转换器，其特征是包括连续波信号源（1）、射频信号源（2）、强度调制器（3）、第一环形器（4-1）、第二环形器（4-2）、非线性受激布里渊效应光纤（5）、时钟信号源（6）、泵浦源（7）、掺铒光纤放大器（8）、第一隔离器（9-1）、第二隔离器（9-2）、第一偏振控制器（10-1）、第二偏振控制器（10-2）、耦合器（11）、第一波分复用器（12-1）、第二波分复用器（12-2）、高非线性光纤（13）、滤波器（14）；连续波信号源(1)、强度调制器(3)、第一环形器（4-1）、非线性受激布里渊效应光纤（5）、第二环形器（4-2）、掺铒光纤放大器（8）、第一偏振控制器（10-1）依次连接；射频信号源(2)从强度调制器(3)的第三端口对连续波进行调制；泵浦源（7）从第二环形器(4-2)的第三端口进入；第一偏振控制器（10-1）的第二端口依次连接第一波分复用器（12-1）、高非线性光纤（13）、第二偏振控制器（10-2）、第二波分复用器（12-2）后，接入耦合器（11）的第三端口；第一波分复用器（12-1）的第三端口接入耦合器（11）的第一端口；时钟信号源（6）连接第一隔离器（9-1），第一隔离器（9-1）接入耦合器（11）的第二端口；第二隔离器（9-2）连接滤波器（14），滤波器（14）接入耦合器（11）的第四端口。
2.如权利要求1所述基于受激布里渊效应的时间展宽模数转换器，其特征在于：连续波信号源（1）产生的模拟信号波长为1310nm。
3.如权利要求1所述基于受激布里渊效应的时间展宽模数转换器，其特征在于：时钟信号源（6）的时钟信号波长为1550nm。
4.如权利要求1所述基于受激布里渊效应的时间展宽模数转换器，其特征在于：利用非线性受激布里渊效应光纤（5）的强色散性对信号进行时间展宽。
5.如权利要求1所述基于受激布里渊效应的时间展宽模数转换器，其特征在于：耦合器（11）的分光比为1:1。
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