CN112311467B - 信号处理装置和信号处理方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供信号处理装置和信号处理方法。本申请提供的信号处理装置包括：采样单元、合束器和光学谐振腔。采样单元与合束器相连，合束器与光学谐振腔相连；采样单元用于：使用光脉冲信号对模拟信号进行采样，输出采样光脉冲信号；合束器用于：将采样光脉冲信号与多波长光信号合成第一光信号；光学谐振腔用于：根据第一光信号进行谐振，输出第一光信号中的第二光信号，第二光信号的波长等于光学谐振腔的谐振波长。本申请提供的信号处理装置和信号处理方法，能够根据采样后的光脉冲的强度实现光量化，以便于实现模拟信号至数字信号的转换。

Description

信号处理装置和信号处理方法
技术领域
本申请涉及信号处理领域，并且更具体地，涉及信号处理装置和信号处理方法。
背景技术
自然界中存在的信息大多以模拟信号的形式存在。随着各种数字设备的使用日益广泛，使得模拟信号必须转换成数字信号才能进行处理。光模数转换器(analog-to-digital converter，ADC)是一种将模拟信号转换为相对应的数字信号的器件，其搭建了数字世界和模拟世界之间的桥梁。具体地，ADC通过采样、量化和编码三个过程实现模拟信号到数字信号的转换。
近年来，随着光子技术的飞速发展，尤其是具有高重复率和低时间抖动的锁模激光器的出现，光ADC的实现已经成为近30年来的一个研究热点。光ADC是指在光域内通过采样、量化、编码三个过程实现模拟信号到数字信号的转换。
目前，光域内实现采样及编码的技术已相对成熟。因此，实现光ADC的技术难点与重点主要集中在全光量化技术上。常用的一种全光量化技术中，主要通过非线性效应将采样后的光脉冲的强度信息转换为光脉冲光谱上的变化，并利用波长处理器件对光谱上的变化进行处理，从而实现光量化。
发明内容
本申请提供一种信号处理装置和信号处理方法，能够根据采样后的光脉冲信号的强度实现光量化，以便于更高效地实现模拟信号至数字信号的转换。
第一方面，本申请提供了一种信号处理装置，该信号处理装置包括：采样单元、合束器和光学谐振腔。所述采样单元与所述合束器相连，所述合束器与所述光学谐振腔相连；所述采样单元用于：使用光脉冲信号对模拟信号进行采样，输出采样光脉冲信号；所述合束器用于：将所述采样光脉冲信号与多波长光信号合成第一光信号；所述光学谐振腔用于：根据所述第一光信号进行谐振，输出所述第一光信号中的第二光信号，所述第二光信号的波长等于所述光学谐振腔的谐振波长。
本申请的信号处理装置，通过采样单元，将模拟信号的幅度大小体现到采样脉冲光信号的强度上；然后通过合束器将多波长光信号与采样光脉冲信号合成第一光信号并传输至光学谐振腔。光学谐振腔在第一光信号的强度引发的谐振谱线频移作用下，能够筛选出第一光信号中波长等于光学谐振腔的谐振波长的第二光信号，从而实现强度至波长的映射，即实现模拟信号的幅度至波长的映射。这样，不同波长的第二光信号用于编码得到不同数字信号时，可以实现波长至数字信号的映射，即实现模拟信号至数字信号的转换。
其中，由光学谐振腔根据第一光信号的强度实现强度至频率的映射，与通过非线性光纤来实现光信号强度至频率的映射相比，可以减小信号处理装置的尺寸。另一方面，对光脉冲信号的强度的要求较小。
另外，由合束器将多波长光信号与采样光脉冲信号合成第一光信号提供给光学谐振腔，与由非线性光纤为光学谐振腔提供多波长光信号相比，可以节省光纤所占用的大空间，从而减小信号处理装置的尺寸。
结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述光信号处理装置还包括多波长光信号源，所述多波长光信号源与所述合束器相连，所述多波长光信号源用于输出所述多波长光信号。
结合第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述多波长光信号源包括多个激光器。所述多个激光器联合输出所述多波长光信号；或，所述多波长光信号源包括宽谱光源和切割滤波器，所述切割滤波器用于对所述宽谱光源输出的光信号的频谱进行切割，并输出所述多波长光信号，所述多波长光信号的频谱分量包括所述切割得到的多个频谱分量；或，所述多波长光信号源包括超连续谱光源和切割滤波器，所述切割滤波器用于对所述超连续谱光源输出的光信号的频谱进行切割，并输出所述多波长光信号，所述多波长光信号的频谱分量包括所述切割得到的多个频谱分量；或，所述多波长光信号源包括多波段光纤激光器，所述多波段光纤激光器用于输出所述多波长光信号；或所述多波长光信号源包括梳状光源，所述梳状光源用于输出所述多波长光信号。
结合第一方面或第一种或第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述信号处理装置还可以包括滤波器，所述滤波器与所述光学谐振腔相连。所述滤波器用于过滤掉从所述光学谐振腔接收到的光信号中除所述第二光信号以外的光信号，以输出所述第二光信号。
通过滤波器对第二光信号进行滤波，可以滤除其他波长的光信号以及噪声信号等，从而可以使得第二光信号用于编码时，编码得到的数字信号更准确。
结合第三种可能的实现方式，在第四中可能的实现方式中，所述信号处理装置还包括波分解复用器，所述波分解复用器与所述滤波器相连；所述波分解复用器用于：分离从所述滤波器接收的光信号中不同波长的光载波，并从不同的输出端口输出所述分离得到的不同波长的光载波，所述光载波包括所述第二光信号。
其中，波分解复用器输出第二光信号的输出端口的序号信息可以作为模拟信号对应的一种数字光信号使用。
结合第三种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述信号处理装置还包括光开关单元，所述光开关单元与所述滤波器相连；所述光开关单元用于：在接收到第一时钟信号时，输出所述第二光信号，其中，所述第一时钟信号的时钟频率与所述光脉冲信号的时钟频率相同。
该实现方式中，由光开关单元控制第二光信号的输出时钟频率，且第二光信号的输出时钟频率与光脉冲信号的时钟频率相同，从而有助于实现在采样单元采样时才对第二光信号进行编码，从而有助于避免对无用的信号进行编码。
结合后第一方面或第一种或第二种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述信号处理装置还包括光开关单元，所述光开关单元与所述光学谐振腔相连；所述光开关单元用于：在接收到第一时钟信号时，输出所述第二光信号，其中，所述第一时钟信号的时钟频率与所述光脉冲信号的时钟频率相同。
该实现方式中，由光开关单元控制第二光信号的输出时钟频率，且第二光信号的输出时钟频率与光脉冲信号的时钟频率相同，从而有助于实现在采样单元采样时才对进行编码，从而有助于避免对无用的信号进行编码。
结合第五种或第六种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，所述信号处理装置还包括波分解复用器，所述波分解复用器与所述光开关单元相连；所述波分解复用器用于：将所述第二光信号从与所述第二光信号的波长相对应的端口输出。
其中，波分解复用器输出第二光信号的输出端口的序号信息可以作为模拟信号对应的一种数字光信号使用。
结合第一方面或第一种可能的实现方式或第二种可能的实现方式，在第八种可能的实现方式中，所述信号处理装置还包括波分解复用器，所述波分解复用器与所述光学谐振腔相连。所述波分解复用器用于：分离从所述光开光单元接收的光信号中不同波长的光载波，并从不同的输出端口输出所述分离得到的不同波长的光载波，所述光载波包括所述第二光信号。
其中，波分解复用器输出第二光信号的输出端口的序号信息可以作为模拟信号对应的一种数字光信号使用。
结合第四种或第七种或第八种可能的实现方式，在第九种可能的实现方式中，所述信号处理装置还包括光交叉结构，所述光交叉结构包括N个输出端口，所述光交叉结构与所述波分解复用器相连；所述光交叉结构用于：从所述N个输出端口中的M个输出端口输出所述第二光信号，以实现所述模拟信号至精度为N比特的二进制数字光信号的编码，N为正整数。
结合第九种可能的实现方式，在第十种可能的实现方式中，所述信号处理装置还包括光电转换单元，所述光电转换单元与所述光交叉结构相连；所述光电转换单元用于：将接收到的光信号转换为电信号。
结合第十种可能的实现方式，在第十一种可能的实现方式中，所述光电转换单元具体用于：在接收到第二时钟信号时，将所述第二光信号转换为电信号，所述第二时钟信号的时钟频率与所述光脉冲信号的时钟频率相同。
结合第四种或第八种可能的实现方式，在第十二种可能的实现方式中，其特征在于，所述信号处理装置还包括光开关单元，所述光开关单元与所述波分解复用器相连；所述光开关单元用于：在接收到第一时钟信号时，输出所述第二光信号，其中，所述第一时钟信号的时钟频率与所述光脉冲信号的时钟频率相同。
结合第十二种可能的实现方式，在第十三种可能的实现方式中，所述信号处理装置还包括光交叉结构，所述光交叉结构包括N个输出端口，所述光交叉结构与所述光开关单元相连；所述二维光交叉结构用于：从所述N个输出端口中的M个输出端口输出所述第二光信号，以实现所述模拟信号至精度为N比特的二进制数字光信号的编码。
结合第十三种可能的实现方式，在第十四种可能的实现方式中，所述信号处理装置还包括光电转换单元，所述光电转换单元与所述光交叉结构相连；所述光电转换单元用于：将接收到的光信号转换为电信号。
结合第十四种可能的实现方式，在第十五种可能的实现方式中，所述光电转换单元具体用于：在接收到第二时钟信号时，将所述第二光信号转换为电信号，所述第二时钟信号的时钟频率与所述光脉冲信号的时钟频率相同。
结合第一方面或上述任意一种可能的实现方式，在第十六种可能的实现方式中，所述采样单元包括脉冲激光器和电光调制器；其中，所述脉冲激光器用于输出所述光脉冲信号；所述电光调制器用于使用所述光脉冲信号对所述模拟信号进行采样，得到所述采样光脉冲信号。
结合第一方面或上述任意一种可能的实现方式，在第十七种可能的实现方式中，所述信号处理装置中的一个或多个元器件集成在硅基芯片上。
第二方面，本申请提供一种信号处理方法。该信号处理方法包括：使用光脉冲信号对模拟信号进行采样，得到采样光脉冲信号；将所述采样光脉冲信号和多波长光信号合成第一光信号；根据所述第一光信号的强度对光学谐振腔的谐振谱线进行调节，得到所述第一光信号中的第二光信号，所述第二光信号的波长与所述光学谐振腔的谐振波长相同。
本申请的信号处理方法中，将模拟信号的幅度大小体现到采样脉冲光的强度上；然后将多波长光信号与采样光脉冲信号合成第一光信号；在第一光信号的强度引发的谐振谱线频移作用下，筛选出第一光信号中波长等于光学谐振腔的谐振波长的第二光信号，从而实现强度至波长的映射，即实现模拟信号的幅度至波长的映射。这样，不同波长的第二光信号用于编码得到不同数字信号时，可以实现波长至数字信号的映射，即实现模拟信号至数字信号的转换。
结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，所述信号处理方法还包括：对所述第二光信号进行编码处理，以得到数字信号。
结合第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述采样的时钟频率与所述编码的时钟频率相同。
该实现方式中，编码的时钟频率与采样的时钟频率相同，从而有助于实现在采样时才进行编码，从而有助于避免对无用的信号进行编码。
结合后第一种或第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述对所述第二光信号进行编码处理之前，所述信号处理方法还包括：对所述第二光信号进行滤波处理。
通过滤波器对第二光信号进行滤波，可以滤除其他波长的光信号以及噪声信号等，从而可以使得第二光信号用于编码时，编码得到的数字信号更准确。
第三方面，本申请提供一种光模数转换器，该光模数转换器包括第一方面或第一方面中任意一种可能的实现方式中所述的信号处理装置。
附图说明
图1是本申请一个实施例的信号处理方法的示意性流程图；
图2是本申请一个实施例的信号转换示意图；
图3是本申请一个实施例的信号处理装置的示意性结构图
图4是本申请另一个实施例的信号处理装置的示意性结构图；
图5是本申请另一个实施例的信号处理装置的示意性结构图；
图6是本申请另一个实施例的信号处理装置的示意性结构图；
图7是本申请另一个实施例的信号处理装置的示意性结构图；
图8是本申请另一个实施例的信号处理装置的示意性结构图；
图9是本申请另一个实施例的信号处理装置的示意性结构图；
图10是本申请另一个实施例的信号处理装置的示意性结构图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。
图1是本申请一个实施例的信号处理方法100的示意性流程图。该方法100至少包括S110、S120和S130。
S110，使用光脉冲信号对模拟信号进行采样，得到采样光脉冲信号。
具体地，将模拟信号加载到光脉冲信号上进行采样，得到具有一定强度包络的采样光脉冲信号。该采样光脉冲信号的强度包络与模拟信号的包络相对应。这里的强度可以理解为功率，即不同强度的采样光脉冲信号的功率不同。
例如，以图2中的采样操作为例，将模拟信号加载到光脉冲信号上，依次得到强度为3、1和5的采样光脉冲信号。
S120，将所述采样光脉冲信号和多波长光信号合束成第一光信号。
换句话说，将采样光脉冲信号与多波长光信号合成一束光，合成后的光称为第一光信号。
通常情况下，采样脉冲光的强度大于多波长光信号的强度，且采样脉冲光的波长为单一波长。多波长光信号有多个波长分量。
假设采样脉冲光的波长为λ0，多波长光信号的多个波长分量包括λ1、λ3和λ5，则合成后的第一光信号的强度近似等于采样脉冲光的强度，且第一光信号也都有λ0、λ1、λ3和λ5这些波长分量。
若将波长等效为频率，且假设λ0对应f0，λ1对应f1，λ3对应f3，λ5对应f5，则第一光信号的强度近似等于采样脉冲光的强度，且第一光信号的频率分量包括f0、f1、f3和f5。
如图2所示，多波长光信号中可以包括频率为f1、频率为f3和频率为f5的光信号。
S130，根据所述第一光信号的强度对光学谐振腔的谐振谱线进行调节，得到所述第一光信号中的第二光信号，所述第二光信号的波长与所述光学谐振腔的谐振波长相同。
具体地，在第一光信号的强度引发的谐振谱线频移作用下，筛选出第一光信号中波长等于光学谐振腔的谐振波长的光信号(该光信号即为第二光信号)，实现强度至波长的映射，即实现模拟信号的幅度至波长的映射，从而完成光信号的量化。这样，不同波长的第二光信号用于编码得到不同数字信号时，可以实现波长至数字信号的映射，即实现模拟信号至数字信号的转换。“强度-波长”的映射也可以称为“强度-频率”的映射。
如图2所示，S120中合成的第一光信号包含强度为3的采样脉冲光信号、频率为f1、频率为f3和频率为f5的光信号时，假设根据强度3的光信号进行谐振时的谐振波长对应的频率为f3，则第二光信号为频率f3的光信号。S120中合成的第一光信号包含强度为1的采样脉冲光信号、频率为f1、频率为f3和频率为f5的光信号时，假设根据强度1的光信号进行谐振时的谐振波长对应的频率为f1，则第二光信号为频率f1的光信号。S120中合成的第一光信号包含强度为5的采样脉冲光信号、频率为f1、频率为f3和频率为f5的光信号时，假设根据强度5的光信号进行谐振时的谐振波长对应的频率为f5，则第二光信号为频率f5的光信号。
本申请实施例中，将多波长光信号与采样光脉冲信号合在一起，为光谐振腔提供波长等于谐振波长的光信号，以实现“强度至频率”的映射。而现有技术中，主要通过非线性光纤对采样光脉冲信号进行频谱展宽，使得展宽后的频谱中包括与采样光脉冲信号的强度相对应的频率，以实现“强度至频率”映射。本申请实施例的信号处理了方法与现有技术相比，可以减小执行该信号处理方法的装置的尺寸，以及降低对光脉冲信号的要求。
本申请实施例的信号处理方法中，可选地，还可以包括：S150，对所述第二光信号进行编码处理，以得到数字信号。其中，对不同频率的第二光信号进行编码，得到不同的数字信号。
例如，如图2所示，频率为f3的第二光信号编码得到二进制数字信号011，频率为f1的第二光信号编码得到二进制数字信号001，频率为f5的第二光信号编码得到二进制数字信号101。
可选地，S150中对第二光信号进行编码的时钟频率，与S110中光脉冲信号对模拟信号采样时的时频频率，可以相同。也就是说，在光脉冲信号对模拟信号进行采样时，才对第二光信号进行编码。这样，可以避免对不必要的光信号进行编码。
本申请实施例的信号处理方法中，可选地，对所述第二光信号进行编码处理之前，即S150之前，还可以包括：S140，对所述第二光信号进行滤波处理。
对第二光信号进行滤波，可以滤除其他波长的光信号以及噪声信号等，从而可以使得第二光信号用于编码时，编码得到的数字信号更准确。
基于上述描述的信号处理方法，下面介绍本申请的信号处理装置。应理解，本申请各个实施例中所述的相连，可以是直接相连，也可以是通过其他元器件相连。
本申请一个实施例的信号处理装置300的示例性结构如图3所示。该信号处理装置300包括：采样单元330、合束器320和光学谐振腔340。
采样单元330与合束器320相连，合束器320与光学谐振腔340相连。具体地，采样单元330的输出端口与合束器320的输入端口相连，合束器320的输出端口与光学谐振腔340的输入端口相连。
采样单元330用于执行S110中的操作，即接收模拟信号，使用光脉冲信号对模拟信号进行采样，输出采样光脉冲信号。其中，采样单元330也可以称为采样器或采样模块。采样单元330可以是单一器件，也可以多个器件的组合。
合束器320用于执行S120中的操作，即接收多波长光信号和采样单元330输出的采样脉冲光信号，将所述采样光脉冲信号与所述多波长光信号合成第一光信号。
光学谐振腔340用于执行S130中的操作，即接收合束器320输出的第一光信号，根据所述第一光信号进行谐振，输出所述第一光信号中的第二光信号，所述第二光信号的波长等于光学谐振腔340的谐振波长。
本申请实施例中的光学谐振腔340可以是微环谐振腔、微盘谐振腔、光栅法布里-珀罗(fabry-perot，FP)谐振腔等。当然，本申请实施例的光学谐振腔340不限于这几种谐振腔，只要是能够根据光信号的强度进行谐振，输出相应频率光信号的谐振腔都可纳入本申请实施例的光学谐振腔的保护范围。
由于非线性效应，入射的光信号会改变光学谐振腔340的有效折射率，且不同强度的光信号会引起不同的有效折射率改变。因此，光学谐振腔340会从下载端口输出不同波长的光信号，即输出不同频率的光信号，从而实现强度至频率的映射，完成光量化。
以微环谐振腔为例，入射到微环谐振腔的光信号中，波长满足条件neff*π*D＝m*λ的光将会在微环谐振腔内发生谐振，最终输出该波长的光信号，该波长称为谐振波长。其中，λ为谐振波长，neff为微纳谐振腔的有效折射率，D为微纳谐振腔的直径，m为整数。
可选地，信号处理装置300还可以包含多波长光信号源310。顾名思义，多波长光信号源310用于提供多波长光信号。
当信号处理装置300包含多波长光信号源310时，多波长光信号源310与合束器320相连。具体地，多波长光信号源310的输出端口与合束器320的输入端口相连。或者，信号处理装置300可以预留出接口，该接口可以外接多波长光信号源。
通常，多波长光信号源输出的光的强度小于光脉冲信号的强度。
可选地，本申请实施例中的多波长光信号源310可以包括多个分立的激光器，所述多个分立的激光器联合输出所述多波长光信号。其中，这多个激光器可以分立，也可以集成在一起。
可选地，所述多波长光信号源310可以包括宽谱光源和切割单元。所述切割单元用于对所述宽谱光源输出的光信号的频谱进行切割，并输出所述多波长光信号。所述多波长光信号的频谱分量包括所述切割得到的多个频谱分量。或者，多波长光信号源310可以包括超连续谱光源和切割单元。所述切割单元用于对所述超连续谱光源输出的光信号的频谱进行切割，并输出所述多波长光信号。所述多波长光信号的频谱分量包括所述切割得到的多个频谱分量。其中，切割单元的一种示例为滤波器。
具体地，多波长光信号源310可以为多波段光纤激光器或梳装光源。
可选地，信号处理装置300还可以包含编码单元370。编码单元370用于执行S150中的操作，即对第二光信号进行编码，得到数字信号。
编码单元370与光学谐振腔340相连。具体地，编码单元370的输入端口与光学谐振腔340输出第二光信号的输出端口相连。
编码单元370也可以称为编码器或编码模块。编码单元370可以是单一器件，也可以多个器件的组合。
在一些可能的实现方式中，如图4所示，采样单元330可以包括脉冲激光器331和电光调制器332。脉冲激光器331的输出端口与电光调制器332的一个输入端口相连。电光调制器332的输出端口作为采样单元330的输出端口与合束器320的输入端口相连；电光调制器332的另一个输入端口作为采样单元330的输入端口，用于输入模拟信号。脉冲激光器331的时钟频率即为采样单元330的采样时钟频率。
其中，脉冲激光器用于输出光脉冲信号，电光调制器用于使用所述光脉冲信号对模拟信号进行采样，并输出采样得到的采样光脉冲信号。
可选地，脉冲激光器可以是锁模脉冲激光器或调Q脉冲激光器等；电光调制器可以是马赫-曽德(MZ)调制器、微环调制器或电吸收调制器等。
信号处理装置300包含编码单元370的情况下，在一些可能的实现方式中，如图5所示，编码单元370可以包含波分解复用器(demultiplexer，DEMUX)371。波分解复用器371的输入端口作为编码单元370的输入端口，与光学谐振腔340输出第二光信号的输出端口相连。
波分解复用器371用于接收光学谐振腔340输出的光信号，将该光信号中不同波长的光载波分离出来，并出不同的输出端口输出分离得到的不同波长的光载波，分离得到的光载波中包括第二光信号。
波分解复用器也可以称为波分去复用器、光去复用器、分波器、解复用器、去复用器或光解复用器。
在一些可能的实现方式中，波分解复用器371输出第二光信号的端口的序号可以理解为第二光信号对应的数字信号，即为模拟信号对应的数字信号。例如，波分解复用器371包含8个输出端口，若第二光信号从波分解复用器371的第3个输出端口输出，则可以理解，模拟信号编码得到的光数字信号为3。
编码单元370包含波分复用器371的情况下，在一些可能的实现方式中，如图6所示，编码单元370中还可以包括光开关单元372，该光开关单元372可以包括光开关阵列，这光开关阵列中的每行光开关与波分解复用器371的一个输出端口相连。
该光开关单元372用于：接收时钟信号和波分解复用器371输出的光信号，并在接收到时钟信号时，输出从波分解复用器371接收的光信号，在没有接收到时钟信号时，不输出从波分解复用器371接收的光信号。其中，光开关单元的时钟信号的频率与采样单元330的采样时钟频率相同，以避免编码单元370输出不必要的数字信号。
例如，采样单元330包含脉冲激光器的情况下，光开关单元372的时钟信号可以与脉冲激光器的时钟信号相同。进一步地，可以将脉冲激光器的时钟信号作为光开关单元372的时钟信号。这样，可以避免不必要的信号的转换。
其中，每一行光开关可以包括一个或多个光开关。若包括多个光开关，则这多个光开关的时钟信号频率应相同。
编码单元370包含波分复用器371的情况下，在另一些可能的实现方式中，如图7所示，编码单元370还可以包括光交叉结构373。光交叉结构373的输入端口与波分解复用器371的输出端口相连，光交叉结构373的输出端口作为编码单元370的输出端口，输出精度为3比特的二进制光数字信号。
例如，波分解复用器371的第三个输出端口输出第二光信号，则第二光信号经过光交叉结构373之后，从光交叉结构373的第一个和第二个输出端口输出。假设将光交叉结构373输出端口输出光信号记为二进制中的“1”，没有输出光信号记为二进制中的“0”，则二维光交叉结构373的第一个和第二个输出端口输出第二光信号可以理解为模拟信号被编码为二进制的光数字信号“011”。
应理解，图7中的光交叉结构仅是一种示例，编码单元370中的光交叉结构并不限于此。例如，需要输出编码精度更高的二进制数字信号时，可以增加光交叉结构的交叉数量和输出端口的数量。
图7所示的信号处理装置中，可选地，波分解复用器371和光交叉结构373之间可以通过光开关单元相连。或者，光交叉结构373之后还可以连接光开关单元。该光开关单元的内容可以参考图6中的光开关单元372，此处不再赘述。
编码单元370包含波分复用器371和光交叉结构373的情况下，在一些可能的实现方式中，如图8所示，编码单元370还可以包含光电转换单元374。光电转换单元374的输入端口与光交叉结构373的输出端口相连，光电转换单元374的输出端口作为编码单元370的输出端口，输出模拟信号对应的数字信号。
光电转换单元374用于接收光交叉结构373输出的光数字信号，并将该光数字信号转换为电数字信号。
光电转换单元374也可以称为光电转换器或光电转换部件。光电转换单元374可以是单一器件，也可以多个器件的组合。
可选地，光电转换单元374还可以接收时钟信号，并在接收到时钟信号时，才将光信号转换为电信号。
可选地，光电转换单元374的时钟信号可以与采样单元330中的光脉冲信号的时钟频率相同。例如，采样单元330包括脉冲激光器的情况下，光电转换单元374的时钟信号可以与脉冲激光器的时钟信号相同。进一步地，可以将脉冲激光器的时钟信号作为光电转换单元374的时钟信号。这样，可以使得光电转换单元374可以仅在采样单元330进行采样时才进行信号转换，从而可以避免不必要的信号的转换。
在一些可能的实现方式中，光电转换单元374包括光探测器。光探测器，又名“光检测器”，用于检测出入射到其面上的光功率，并把这个光功率的变化转化为相应的电流，从而完成光信号的数字编码。光探测器的一种示例为光电二极管(photo-diode，PD)阵列。
应理解，图8所示的信号处理装置中，波分解复用器371与光交叉结构373之间可通过光开关单元相连。光交叉结构373与光探测器374之间可以通过光开关单元相连。该光开关单元的相关内容可以参考图6中的光开关单元372，此处不再赘述。
信号处理装置300中，采样单元330、合束器320和光学谐振腔340中一个或多个可以在硅基平台上实现。例如，采样单元330包括脉冲激光器和电光调制器时，电光调制器、合束器320和光学谐振腔340可以在硅基芯片上集成，脉冲激光器可以通过混合集成的方式贴装在硅基芯片上。
又如，采样单元330包括脉冲激光器和电光调制器，且信号处理装置300还包括编码单元370时，电光调制器、合束器320、光学谐振340和编码单元370可以在硅基芯片上集成，脉冲激光器可以通过混合集成的方式贴装在硅基芯片上。
例如，采样单元330包括脉冲激光器和电光调制器，且信号处理装置300还包括多波长光信号源时，电光调制器、合束器320和光学谐振340可以在硅基芯片上集成，脉冲激光器和多波长光信号源310可以通过混合集成的方式贴装在硅基芯片上。
例如，采样单元330包括脉冲激光器和电光调制器，且信号处理装置300还包括多波长光信号源310和编码单元370时，电光调制器、合束器320、光学谐振340和编码单元370可以在硅基芯片上集成，脉冲激光器和多波长光信号源310可以通过混合集成的方式贴装在硅基芯片上。
本申请另一个实施例的信号处理装置400的示例性结构图如图9所示。信号处理装置400至少包括采样单元430，合束器420、光学谐振腔440和滤波器450。
其中，采样单元430，合束器420和光学谐振腔440的相关内容分别可以参考采样单元330，合束器320和光学谐振腔340，此处不再赘述。
滤波器450的输入端口与光学谐振腔440的输出端口相连，用于对光学谐振腔440输出的光信号进行过滤。具体地，滤波器450输入光学谐振腔440输出的光信号之后，过滤掉除第二光信号之外的信号，例如过滤掉噪声信号，只输出第二光信号，从而提高输出的第二光信号的信噪比。
可选地，信号处理装置400还可以包括多波长光信号源410。多波长光信号源410的相关内容可以参考多波长光信号源310，此处不再赘述。
可选地，信号处理装置400还可以包括编码单元470。编码单元470的相关内容可以参考编码单元370，此处不再赘述。
当信号处理装置400包括编码单元470时，滤波器450的输出端口与编码单元470的输入端口相连；当信号处理装置400不包含编码单元470时，滤波器445的输出端口可以作为信号处理装置400的输出端口，用于外接编码单元。
信号处理装置400的封装方式可以参考信号处理装置300的封装方式。此外，滤波器450也可以集成在硅基芯片上。
本申请另一个实施例的信号处理装置500的示例性结构图如图10所示。信号处理装置500至少包括采样单元530，合束器520、光学谐振腔540、滤波器550和光开关单元560。其中，滤波器550是可选的。
其中，采样单元530，合束器520和光学谐振腔540的相关内容分别可以参考采样单元330，合束器320和光学谐振腔340，滤波器550的相关内容可以参考滤波器450，此处不再赘述。
光开关单元560的输入接口与滤波器550的输出接口相连。光开关单元560可以包含一个光开关。
光开关单元560在接收到时钟信号时，输出从滤波器550接收的光信号，没有接收到时钟信号时，不输出从滤波器550接收的光信号。该时钟信号可以与采样单元530进行采样的时钟频率相同，以避免对不必要的信号进行数字转换。
例如，采样单元530包含脉冲激光器时，光开关单元560的时钟信号频率与该脉冲激光器的时钟信号频率可以相同。进一步地，可以将脉冲激光器的时钟信号作为光开关单元560的时钟信号。
可选地，信号处理装置500还可以包括多波长光信号源510。多波长光信号源510的相关内容可以参考多波段信号源310，此处不再赘述。
可选地，信号处理装置500还可以包括编码单元570。编码单元570的相关内容可以参考编码单元370，此处不再赘述。
当信号处理装置500包括编码单元570时，光开关单元560的输出端口与编码单元570的输入端口相连；当信号处理装置500不包含编码单元570时，光开关单元560的输出端口可以作为信号处理装置500的输出端口，用于外接编码单元。
应理解，信号处理装置500包含编码单元570时，编码单元570中可以不包含光开关单元。
信号处理装置500的封装方式可以参考信号处理装置300的封装方式。此外，滤波器550和/或光开关单元560也可以集成在硅基芯片上。
可选地，信号处理装置500中可以不包含滤波器550。这种实现方式中，光学谐振腔540输出第二光信号的端口与光开关单元560的输入端口相连。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (22)

1.一种信号处理装置，其特征在于，包括：采样单元、合束器和光学谐振腔，其中：
所述采样单元与所述合束器相连，所述合束器与所述光学谐振腔相连；
所述采样单元用于：使用光脉冲信号对模拟信号进行采样，输出采样光脉冲信号；
所述合束器用于：将所述采样光脉冲信号与多波长光信号合成第一光信号；
所述光学谐振腔用于：根据所述第一光信号进行谐振，输出所述第一光信号中的第二光信号，所述第二光信号的波长等于所述光学谐振腔的谐振波长。
2.如权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，所述光信号处理装置还包括多波长光信号源，所述多波长光信号源与所述合束器相连。
3.如权利要求2所述的信号处理装置，其特征在于，所述多波长光信号源包括多个激光器，所述多个激光器联合输出所述多波长光信号；或
所述多波长光信号源包括宽谱光源和切割滤波器，所述切割滤波器用于对所述宽谱光源输出的光信号的频谱进行切割，并输出所述多波长光信号，所述多波长光信号的频谱分量包括所述切割得到的多个频谱分量；或
所述多波长光信号源包括超连续谱光源和切割滤波器，所述切割滤波器用于对所述超连续谱光源输出的光信号的频谱进行切割，并输出所述多波长光信号，所述多波长光信号的频谱分量包括所述切割得到的多个频谱分量；或
所述多波长光信号源包括多波段光纤激光器，所述多波段光纤激光器用于输出所述多波长光信号；或
所述多波长光信号源包括梳状光源，所述梳状光源用于输出所述多波长光信号。
4.如权利要求1至3中任一项所述的信号处理装置，其特征在于，所述信号处理装置还包括滤波器，所述滤波器与所述光学谐振腔相连；
所述滤波器用于:过滤掉从所述光学谐振腔接收的光信号中除所述第二光信号以外的其他光信号，以输出所述第二光信号。
5.如权利要求4所述的信号处理装置，其特征在于，所述信号处理装置还包括波分解复用器，所述波分解复用器与所述滤波器相连；
所述波分解复用器用于：分离从所述滤波器接收的光信号中不同波长的光载波，并从不同的输出端口输出所述分离得到的不同波长的光载波，所述光载波包括所述第二光信号。
6.如权利要求4所述的信号处理装置，其特征在于，所述信号处理装置还包括光开关单元，所述光开关单元与所述滤波器相连；
所述光开关单元用于：在接收到第一时钟信号时，输出从所述滤波器接收的所述第二光信号，其中，所述第一时钟信号的时钟频率与所述光脉冲信号的时钟频率相同。
7.如权利要求1至3中任一项所述的信号处理装置，其特征在于，所述信号处理装置还包括光开关单元，所述光开关单元与所述光学谐振腔相连；
所述光开关单元用于：在接收到第一时钟信号时，输出从所述光学谐振腔接收的所述第二光信号，其中，所述第一时钟信号的时钟频率与所述光脉冲信号的时钟频率相同。
8.如权利要求7所述的信号处理装置，其特征在于，所述信号处理装置还包括波分解复用器，所述波分解复用器与所述光开关单元相连；
所述波分解复用器用于：分离从所述光开关 单元接收的光信号中不同波长的光载波，并从不同的输出端口输出所述分离得到的不同波长的光载波，所述光载波包括所述第二光信号。
9.如权利要求1至3中任一项所述的信号处理装置，其特征在于，所述信号处理装置还包括波分解复用器，所述波分解复用器与所述光学谐振腔相连；
所述波分解复用器用于：分离从所述光开关 单元接收的光信号中不同波长的光载波，并从不同的输出端口输出所述分离得到的不同波长的光载波，所述光载波包括所述第二光信号。
10.根据权利要求9所述的信号处理装置，其特征在于，所述信号处理装置还包括光交叉结构，所述光交叉结构包括N个输出端口，所述光交叉结构与所述波分解复用器相连；
所述光交叉结构用于：从所述N个输出端口中的M个输出端口输出所述第二光信号，以实现所述模拟信号至精度为N比特的二进制数字光信号的编码，N为正整数，M为小于或等于N的整数。
11.根据权利要求10所述的信号处理装置，其特征在于，所述信号处理装置还包括光电转换单元，所述光电转换单元与所述光交叉结构相连；
所述光电转换单元用于：将接收到的所述第二光信号转换为电信号。
12.根据权利要求9所述的信号处理装置，其特征在于，所述信号处理装置还包括光开关单元，所述光开关单元与所述波分解复用器相连；
所述光开关单元用于：在接收到第一时钟信号时，输出从所述波分解复用器接收的所述第二光信号，其中，所述第一时钟信号的时钟频率与所述光脉冲信号的时钟频率相同。
13.根据权利要求12所述的信号处理装置，其特征在于，所述信号处理装置还包括光交叉结构，所述光交叉结构包括N个输出端口，所述光交叉结构与所述光开关单元相连；
所述光交叉结构用于：从所述N个输出端口中的M个输出端口输出所述第二光信号，以实现所述模拟信号至精度为N比特的二进制数字光信号的编码，N为正整数，M为小于N的整数。
14.根据权利要求13所述的信号处理装置，其特征在于，所述信号处理装置还包括光电转换单元，所述光电转换单元与所述光交叉结构相连；
所述光电转换单元用于：将接收到的所述第二光信号转换为电信号。
15.根据权利要求11或14所述的信号处理装置，其特征在于，所述光电转换单元具体用于：在接收到第二时钟信号时，将所述第二光信号转换为电信号，所述第二时钟信号的时钟频率与所述光脉冲信号的时钟频率相同。
16.如权利要求1至3中任一项所述的信号处理装置，其特征在于，所述采样单元包括脉冲激光器和电光调制器；
其中，所述脉冲激光器用于输出所述光脉冲信号；
所述电光调制器用于使用所述光脉冲信号对所述模拟信号进行采样，得到所述采样光脉冲信号。
17.如权利要求1至3中任一项所述的信号处理装置，其特征在于，所述信号处理装置中的一个或多个元器件集成在硅基芯片上。
18.一种信号处理方法，其特征在于，包括：
使用光脉冲信号对模拟信号进行采样，得到采样光脉冲信号；
将所述采样光脉冲信号和多波长光信号合成第一光信号；
根据所述第一光信号的强度对光学谐振腔的谐振谱线进行调节，得到所述第一光信号中的第二光信号，所述第二光信号的波长与所述光学谐振腔的谐振波长相同。
19.如权利要求18所述的信号处理方法，其特征在于，所述信号处理方法还包括：
对所述第二光信号进行编码处理，以得到数字信号。
20.如权利要求19所述的信号处理方法，其特征在于，所述采样的时钟频率与所述编码的时钟频率相同。
21.如权利要求19或20所述的信号处理方法，其特征在于，所述对所述第二光信号进行编码处理之前，所述信号处理方法还包括：
对所述第二光信号进行滤波处理。
22.一种光模数转换器，其特征在于，包括如权利要求1至17中任一项所述的信号处理装置。
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