CN113300780B - 双光频梳离散时间拉伸dft处理器装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于微波光子学技术领域，公开了一种双光频梳离散时间拉伸DFT处理器装置及方法。本发明通过将单频窄线宽连续激光分成两路，分别经过信号、本振光频梳产生单元产生具有重复频率差的信号光频梳和本振光频梳。将宽带接收信号复制到信号光频梳每一根光梳齿上，经波分复用器单元分离信号光频梳和本振光频梳对应的光梳齿对。通过色散光纤单元控制各路延时。分别经光合束单元合成延时信号路和延时本振路，进入拍频单元拍频得到宽带接收信号的DFT系数。本发明实现了一种实时高精度、高吞吐量、低功耗的新型光电混合DFT处理器，具有检测信号带宽大、系统体积重量成本低的优势。

Description

双光频梳离散时间拉伸DFT处理器装置及方法
技术领域
本发明属于微波光子学技术领域，公开了一种双光频梳离散时间拉伸DFT处理器装置及方法。
背景技术
随着信息速率需求额的高速增长，通信系统对带宽和频谱效率的要求不断提高。由于传统的微波系统都会受到电子器件“速率瓶颈”的限制，伴随着微波射频通信技术的发展和光通信技术的日益成熟，两者间相互渗透形成了光子学和微波相结合的技术——微波光子技术。微波光子技术融合了光波宽带低损优势和微波窄带精细控制优势。首先，光器件带宽比微波器件带宽高几个数量级，能够满足通信系统日益增长对大带宽的需求；其次，在无线通信、射频广播、雷达系统等的传输中可以利用光纤重量轻、损耗低、廉价、抗电磁干扰等特点构建高性能，低成本，易于安装维护的通信系统；最后，相比于传统的微波器件，光器件的尺寸更小，并且有集成上芯片的可能。
离散傅里叶变换处理器在通信、雷达、声纳系统中具有广泛的应用，离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transformation，DFT)处理器是进行信号频谱分析，系统频率响应必不可少的环节。傅里叶变换指的是：若信号s(t)在任意有限区间满足Dirichlet收敛条件，且在(-∞，+∞)上绝对可积：则信号s(t)的傅里叶变换表示为：
Figure BDA0003081446750000011
随着国防和民用领域例如5G通信、无人驾驶汽车、智能穿戴设备、智能家居等的普及，海量的信息处理与传输使得对数字信号处理速率和吞吐量的需求高速增长，通信系统对带宽和频谱效率的要求也不断提升。未来6G通信、物联网、微波光子雷达、高级调制微波光子通信应用的关键技术是能够将数字化波形映射到频域的高精度、高吞吐量、低功耗的实时离散傅里叶变换处理器。传统全电子硅DFT处理器面临以下几个挑战：1、由于量子效应和热效应导致硅最大晶体管密度限制硅DFT处理器的速度。2、高速DFT计算复杂度导致处理器的高功耗水平。3、实时DFT运算要求接收波形由全速率模数转换器(Analog Digital Conversion,ADC)进行数字化，ADC速度受运算精度限制。为解决以上问题，是将DFT计算负担由电域转换到光域，N.K.Berger等人在2005年首次在实验中采用电光相位调制的方法实现了时间透镜，并利用它进行了光学DFT计算【Nakazawa M,Hirooka T.Distortion-free opticaltransmission using time-domain optical Fourier transformation and transform-limited optical pulses[J].Optical Society of America Journal B,Volume 22,Issue 9,pp.1842-1855(2005).2005,22(9):págs.1842-1855】；2011年，Li Ming，YaoJianping提出基于时域脉冲整形系统与线性啁啾光纤布拉格光栅(lineraly chirpedfiber Bragg grating，LCFBG)阵列级联的全光短时傅里叶变换方案【Li M,Yao J.All-Optical Short-Time Fourier Transform Based on a Temporal Pulse-Shaping SystemIncorporating an Array of Cascaded Linearly Chirped Fiber Bragg Gratings[J].IEEE Photonics Technology Letters,2011,23(20):1439-1441】；Hao Chi等人在2013年利用时间压缩和拉伸的方法实现了微波频谱光学DFT计算【Microwave spectrum sensingbased on photonic time stretch and compressive sampling.[J].Optics letters,2013】。光学DFT因其速度快、带宽大等优点逐渐应用于实时频谱检测系统，但是以上方案往往精度有限、在DFT计算拓展时结构复杂性不断增加、最重要的是以上方案系统中仍有一部分需要在电域实现，导致其系统整体性能仍然受到电子瓶颈的限制。因此提出一种利用光子技术宽带低功耗优势提高DFT计算速度和带宽，降低处理器功耗，又利用微波技术窄带精细控制的优势大幅提高DFT计算精度，降低对高速ADC需求的双光频梳离散时间拉伸DFT处理器装置及方法，具有重要的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：降低DFT处理器对高速ADC和复杂数字信号处理(DSP)的需求，实现高速度、高吞吐量、高精度、低功耗的宽带电磁信号直接DFT计算。
为解决上述技术问题，本发明提出的解决方案为：
一种双光频梳离散时间拉伸DFT处理器的装置，所述双光频梳离散时间拉伸DFT处理器的装置由激光器单元、分束单元、信号光频梳产生单元、本振光频梳产生单元、电光调制单元、信号波分复用单元、本振波分复用单元、光纤延时单元、信号合束单元、本振合束单元、拍频单元和数字信号处理单元组成：
所述激光器单元用以产生单频窄线宽连续激光，能根据应用需要调整中心波长和线宽；
所述分束单元用以将激光器单元产生的单频窄线宽连续激光分成两路相同的单频窄线宽连续激光；
所述信号光频梳产生单元用以产生信号光频梳；
所述本振光频梳产生单元用以产生本振光频梳；
所述电光调制单元用以将宽带接收信号调制到信号光频梳的每一根光梳齿上；
所述信号波分复用单元用以分离电光调制光频梳的光梳齿；
所述本振波分复用单元用以分离本振光频梳的光梳齿；
所述光纤延时单元用以产生不同的延时；
所述信号合束单元用以将各路延时电光调制光梳齿合成一路延时信号光；
所述本振合束单元用以各路延时本振光梳齿合成一路延时本振光；
所述拍频单元用以将延时信号光和本振信号光进行外差探测得到宽带接收信号的DFT系数的同向和正交直流分量；
所述数字信号处理单元用以处理DFT系数的同向和正交直流分量计算宽带接收信号的DFT系数；
所述分束单元连接激光器单元，将激光器单元产生的单频窄线宽连续激光分成两路相同的单频窄线宽连续激光，其中一路通过信号光频梳产生单元产生具有一定重复频率的信号光频梳，另一路通过本振光频梳产生单元产生具有一定重复频率的本振光频梳；
宽带接收信号的频域信息由电光调制单元以载波抑制双边带调制模式复制到信号光频梳每一根光梳齿上，形成电光调制光频梳；由信号波分复用单元和本振波分复用单元分离电光调制光频梳和本振光频梳的光梳齿；电光调制光频梳和本振光频梳对应的光梳齿分别经不同长度的单模光纤产生等差递增的延时；
延时后的各路电光调制光梳齿经信号合束单元合成一路延时电光调制光信号，延时本振光梳齿经本振合路单元合成一路延时本振光信号；延时电光调制光信号和延时本振光信号送入拍频单元拍频得到宽带接收信号的DFT系数的同向和正交直流分量，经DSP处理得到宽带接收信号的全部DFT系数。
作为本发明的进一步改进，所述激光器单元由一单频窄线宽连续激光器构成。
作为本发明的进一步改进，所述分束单元为3dB分束器。
作为本发明的进一步改进，所述信号光频梳产生单元包括级联调制器和微波源。
作为本发明的进一步改进，所述本振光频梳产生单元包括级联调制器和微波源。
作为本发明的进一步改进，所述电光调制单元由马赫曾德尔强度调制器组成。
作为本发明的进一步改进，所述信号波分复用单元由信号波分复用器组成。
作为本发明的进一步改进，所述本振波分复用单元由本振波分复用器组成。
作为本发明的进一步改进，所述光纤延时单元由低色散单模光纤组成。
作为本发明的进一步改进，所述信号合路单元由信号光合路器组成。
作为本发明的进一步改进，所述本振合路单元由本振光合路器组成。
作为本发明的进一步改进，所述拍频单元由90°混频器和低通平衡探测器组成。
作为本发明的进一步改进，所述数字信号处理单元由计算机组成。
一种双光频梳的离散时间拉伸DFT处理器的方法，包括以下步骤：
1)激光器单元生成单频窄线宽连续激光，经分束单元、信号光频梳产生单元、本振光频梳产生单元，生成信号光频梳和本振光频梳；
激光器单元产生单频窄线宽连续激光，将激光器单元产生的单频窄线宽连续激光表示为：
Figure BDA0003081446750000031
其中fc为单频窄线宽连续激光的频率，Ec是单频窄线宽连续激光的幅度，
Figure BDA0003081446750000032
是单频窄线宽连续激光的相位；所述单频窄线宽连续激光通过分束单元分成两路相同的单频窄线宽连续激光，两路单频窄线宽连续激光分别作为产生信号光频梳和本振光频梳的种子光，其中一路通过信号光频梳产生单元产生具有一定重复频率的信号光频梳，另一路通过本振光频梳产生单元产生具有一定重复频率的本振光频梳；将输出的信号光频梳表示为：
Figure BDA0003081446750000033
其中n为梳齿序号，fs是信号光频梳的重复频率，将输出的本振光频梳表示为：
Figure BDA0003081446750000034
其中n为梳齿序号，flo是本振光频梳的重复频率，并且信号光频梳和本振光频梳具有一定的重复频率差；
2)电光调制单元以载波抑制双边带调制模式将宽带接收信号的全部频谱信息复制到信号光频梳上；将宽带接收信号表示为：s(t)；信号光频梳加载宽带接收信号形成的电光调制光频梳表示为：
Figure BDA0003081446750000041
信号波分复用单元分离所述电光调制光频梳的每一根光梳齿，得到频率为fc+nfs的各路电光调制光梳齿：
Figure BDA0003081446750000042
Figure BDA0003081446750000043
Figure BDA0003081446750000044
其中Esig1、Esig2、Esig3…Esign分别为第1根到第n根电光调制光梳齿；本振波分复用单元分离所述本振光频梳的每一根光梳齿，得到频率为fc+nflo的各路本振光梳齿：
Figure BDA0003081446750000045
Figure BDA0003081446750000046
Figure BDA0003081446750000047
其中Elo1、Elo2、Elo3、…Elon分别为第1路到第n路本振光梳齿；
3)各路电光调制光梳齿分别经不同长度的单模光纤延时，第1根电光调制光梳齿产生Δt＝1/(flo-fs)的延时，第2根电光调制光梳齿产生2Δt的延时，第3根电光调制光梳齿产生3Δt的延时，第n根电光调制光梳齿产生nΔt的延时:
Figure BDA0003081446750000048
Figure BDA0003081446750000049
Figure BDA00030814467500000410
其中E'sig1、E'sig2、E'sig3、…E'sign分别为第1路到第n路延时电光调制光梳齿；各路本振光梳齿分别经不同长度的单模光纤延时，第1根本振光梳齿产生Δt＝1/(flo-fs)的延时，第2根本振光梳齿产生2Δt的延时，第3根本振光梳齿产生3Δt的延时，，第n根本振光梳齿产生nΔt的延时:
Figure BDA0003081446750000051
Figure BDA0003081446750000052
Figure BDA0003081446750000053
其中E'lo1、E'lo2、E'lo3、…E'lon分别为第1路到第n路延时本振光梳齿；
4)各路延时电光调制光梳齿经信号光合路器合成一路延时信号光频梳：
Figure BDA0003081446750000054
各路延时本振光梳齿经本振光合路器合成一路延时本振光频梳：
Figure BDA0003081446750000055
延时信号光频梳和延时本振光频梳经90°光混频器和低通平衡探测器后，在(Δt,2Δt)、(2Δt,3Δt)、(3Δt,4Δt)L(nΔt,(n+1)Δt)时间段内输出的直流分量即为宽带信号在(flo-fs)、2(flo-fs)、3(flo-fs)L n(flo-fs)频率处DFT系数的同向vI和正交vQ分量；由计算机进行DSP，将各频率处宽带信号的DFT系数表示为：
Figure BDA0003081446750000056
相位为：
Figure BDA0003081446750000057
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：
本发明双光频梳离散时间拉伸DFT处理器的装置具有良好的通用性，利用光子技术宽带低功耗优势提高DFT计算的带宽和速度，降低系统功耗；又利用微波技术窄带精细控制的优势大幅提高DFT计算精度；并且仅需要一个平衡探测器即可实现并行探测，大幅降低系统的功耗、体积、价格。实现高吞吐量、低功耗、高精度的DFT计算，降低对高速ADC和DSP的需求，这对于DFT处理器系统性能提升具有重要意义。
附图说明
图1为本发明双光频梳离散时间拉伸DFT处理器装置结构框图；
图2为本发明双光频梳离散时间拉伸DFT处理器装置具体实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
一种双光频梳离散时间拉伸DFT处理器装置，如附图1、2所示，所述双光频梳离散时间拉伸DFT处理器的装置由激光器单元、分束单元、信号光频梳产生单元、本振光频梳产生单元、电光调制单元、信号波分复用单元、本振波分复用单元、光纤延时单元、信号合束单元、本振合束单元、拍频单元和数字信号处理单元组成：
所述激光器单元用以产生单频窄线宽连续激光，能根据应用需要调整中心波长和线宽；
所述分束单元用以将激光器单元产生的单频窄线宽连续激光分成两路相同的单频窄线宽连续激光；
所述信号光频梳产生单元用以产生信号光频梳；
所述本振光频梳产生单元用以产生本振光频梳；
所述电光调制单元用以将宽带接收信号调制到信号光频梳的每一根光梳齿上；
所述信号波分复用单元用以分离电光调制光频梳的光梳齿；
所述本振波分复用单元用以分离本振光频梳的光梳齿；
所述光纤延时单元用以产生不同的延时；
所述信号合束单元用以将各路延时电光调制光梳齿合成一路延时信号光；
所述本振合束单元用以各路延时本振光梳齿合成一路延时本振光；
所述拍频单元用以将延时信号光和本振信号光进行外差探测得到宽带接收信号的DFT系数的同向和正交直流分量；
所述数字信号处理单元用以处理DFT系数的同向和正交直流分量计算宽带接收信号的DFT系数；
所述分束单元连接激光器单元，将激光器单元产生的单频窄线宽连续激光分成两路相同的单频窄线宽连续激光，其中一路通过信号光频梳产生单元产生具有一定重复频率的信号光频梳，另一路通过本振光频梳产生单元产生具有一定重复频率的本振光频梳；
宽带接收信号的频域信息由电光调制单元以载波抑制双边带调制模式复制到信号光频梳每一根光梳齿上，形成电光调制光频梳；由信号波分复用单元和本振波分复用单元分离电光调制光频梳和本振光频梳的光梳齿；电光调制光频梳和本振光频梳对应的光梳齿分别经不同长度的单模光纤产生等差递增的延时；
延时后的各路电光调制光梳齿经信号合束单元合成一路延时电光调制光信号，延时本振光梳齿经本振合路单元合成一路延时本振光信号；延时电光调制光信号和延时本振光信号送入拍频单元拍频得到宽带接收信号的DFT系数的同向和正交直流分量，经DSP处理得到宽带接收信号的全部DFT系数。
作为本发明的进一步改进，所述激光器单元由一单频窄线宽连续激光器构成。
作为本发明的进一步改进，所述分束单元为3dB分束器。
作为本发明的进一步改进，所述信号光频梳产生单元包括级联调制器和微波源。
作为本发明的进一步改进，所述本振光频梳产生单元包括级联调制器和微波源。
作为本发明的进一步改进，所述电光调制单元由马赫曾德尔强度调制器组成。
作为本发明的进一步改进，所述信号波分复用单元由信号波分复用器组成。
作为本发明的进一步改进，所述本振波分复用单元由本振波分复用器组成。
作为本发明的进一步改进，所述光纤延时单元由低色散单模光纤组成。
作为本发明的进一步改进，所述信号合路单元由信号光合路器组成。
作为本发明的进一步改进，所述本振合路单元由本振光合路器组成。
作为本发明的进一步改进，所述拍频单元由90°混频器和低通平衡探测器组成。
作为本发明的进一步改进，所述数字信号处理单元由计算机组成。
一种双光频梳的离散时间拉伸DFT处理器的方法，包括以下步骤：
1)激光器单元生成单频窄线宽连续激光，经分束单元、信号光频梳产生单元、本振光频梳产生单元，生成信号光频梳和本振光频梳；
激光器单元产生单频窄线宽连续激光，将激光器单元产生的单频窄线宽连续激光表示为：
Figure BDA0003081446750000071
其中fc为单频窄线宽连续激光的频率，Ec是单频窄线宽连续激光的幅度，
Figure BDA0003081446750000072
是单频窄线宽连续激光的相位；所述单频窄线宽连续激光通过分束单元分成两路相同的单频窄线宽连续激光，两路单频窄线宽连续激光分别作为产生信号光频梳和本振光频梳的种子光，其中一路通过信号光频梳产生单元产生具有一定重复频率的信号光频梳，另一路通过本振光频梳产生单元产生具有一定重复频率的本振光频梳；将输出的信号光频梳表示为：
Figure BDA0003081446750000073
其中n为梳齿序号，fs是信号光频梳的重复频率，将输出的本振光频梳表示为：
Figure BDA0003081446750000074
其中n为梳齿序号，flo是本振光频梳的重复频率，并且信号光频梳和本振光频梳具有一定的重复频率差；
2)电光调制单元以载波抑制双边带调制模式将宽带接收信号的全部频谱信息复制到信号光频梳上；将宽带接收信号表示为：s(t)；信号光频梳加载宽带接收信号形成的电光调制光频梳表示为：
Figure BDA0003081446750000075
信号波分复用单元分离所述电光调制光频梳的每一根光梳齿，得到频率为fc+nfs的各路电光调制光梳齿：
Figure BDA0003081446750000076
Figure BDA0003081446750000077
Figure BDA0003081446750000078
其中Esig1、Esig2、Esig3…Esign分别为第1根到第n根电光调制光梳齿；本振波分复用单元分离所述本振光频梳的每一根光梳齿，得到频率为fc+nflo的各路本振光梳齿：
Figure BDA0003081446750000079
Figure BDA0003081446750000081
Figure BDA0003081446750000082
其中Elo1、Elo2、Elo3、…Elon分别为第1路到第n路本振光梳齿；
3)各路电光调制光梳齿分别经不同长度的单模光纤延时，第1根电光调制光梳齿产生Δt＝1/(flo-fs)的延时，第2根电光调制光梳齿产生2Δt的延时，第3根电光调制光梳齿产生3Δt的延时，第n根电光调制光梳齿产生nΔt的延时:
Figure BDA0003081446750000083
Figure BDA0003081446750000084
Figure BDA0003081446750000085
其中E'sig1、E'sig2、E'sig3、…E'sign分别为第1路到第n路延时电光调制光梳齿；各路本振光梳齿分别经不同长度的单模光纤延时，第1根本振光梳齿产生Δt＝1/(flo-fs)的延时，第2根本振光梳齿产生2Δt的延时，第3根本振光梳齿产生3Δt的延时，第n根本振光梳齿产生nΔt的延时:
Figure BDA0003081446750000086
Figure BDA0003081446750000087
Figure BDA0003081446750000088
其中E'lo1、E'lo2、E'lo3、…E'lon分别为第1路到第n路延时本振光梳齿；
4)各路延时电光调制光梳齿经信号光合路器合成一路延时信号光频梳：
Figure BDA0003081446750000089
各路延时本振光梳齿经本振光合路器合成一路延时本振光频梳：
Figure BDA00030814467500000810
延时信号光频梳和延时本振光频梳经90°光混频器和低通平衡探测器后，在(Δt,2Δt)、(2Δt,3Δt)、(3Δt,4Δt)L(nΔt,(n+1)Δt)时间段内输出的直流分量即为宽带信号在(flo-fs)、2(flo-fs)、3(flo-fs)L n(flo-fs)频率处DFT系数的同向vI和正交vQ分量；由计算机进行DSP，将各频率处宽带信号的DFT系数表示为：
Figure BDA0003081446750000091
相位为：
Figure BDA0003081446750000092
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种双光频梳离散时间拉伸DFT处理器装置，双光频梳离散时间拉伸DFT处理器装置由激光器单元、分束单元、信号光频梳产生单元、本振光频梳产生单元、电光调制单元、信号波分复用单元、本振波分复用单元、光纤延时单元、信号合束单元、本振合束单元、拍频单元和数字信号处理单元组成；激光器单元用以产生单频窄线宽连续激光，能根据应用需要调整中心波长和线宽；分束单元用以将激光器单元产生的单频窄线宽连续激光分成两路相同的单频窄线宽连续激光；信号光频梳产生单元用以产生信号光频梳；本振光频梳产生单元用以产生本振光频梳；电光调制单元用以将宽带接收信号调制到信号光频梳的每一根光梳齿上；分束单元连接激光器单元，将激光器单元产生的单频窄线宽连续激光分成两路相同的单频窄线宽连续激光，其中一路通过信号光频梳产生单元产生具有一定重复频率的信号光频梳，另一路通过本振光频梳产生单元产生具有一定重复频率的本振光频梳；宽带接收信号的频域信息由电光调制单元以载波抑制双边带调制模式复制到信号光频梳每一根光梳齿上，形成电光调制光频梳，其特征在于：
所述信号波分复用单元用以分离电光调制光频梳的光梳齿；
所述本振波分复用单元用以分离本振光频梳的光梳齿；
所述光纤延时单元用以产生不同的延时；
所述信号合束单元用以将各路延时电光调制光梳齿合成一路延时信号光；
所述本振合束单元用以各路延时本振光梳齿合成一路延时本振光；
所述拍频单元用以将延时信号光和本振信号光进行外差探测得到宽带接收信号的DFT系数的同向和正交直流分量；
所述数字信号处理单元用以处理DFT系数的同向和正交直流分量计算宽带接收信号的DFT系数；
由信号波分复用单元和本振波分复用单元分离电光调制光频梳和本振光频梳的光梳齿；电光调制光频梳和本振光频梳对应的光梳齿分别经不同长度的单模光纤产生等差递增的延时；
延时后的各路电光调制光梳齿经信号合束单元合成一路延时电光调制光信号，延时本振光梳齿经本振合路单元合成一路延时本振光信号；延时电光调制光信号和延时本振光信号送入拍频单元拍频得到宽带接收信号的DFT系数的同向和正交直流分量，经DSP处理得到宽带接收信号的全部DFT系数。
2.如权利要求1所述的一种双光频梳离散时间拉伸DFT处理器装置，其特征在于，所述信号波分复用单元由信号波分复用器组成。
3.如权利要求1所述的一种双光频梳离散时间拉伸DFT处理器装置，其特征在于，所述本振波分复用单元由本振波分复用器组成。
4.如权利要求1所述的一种双光频梳离散时间拉伸DFT处理器装置，其特征在于，所述光纤延时单元由低色散单模光纤组成。
5.如权利要求1所述的一种双光频梳离散时间拉伸DFT处理器装置，其特征在于，所述信号合束单元由信号光合路器组成。
6.如权利要求1所述的一种双光频梳离散时间拉伸DFT处理器装置，其特征在于，所述本振合束单元由本振光合路器组成。
7.如权利要求1所述的一种双光频梳离散时间拉伸DFT处理器装置，其特征在于，所述拍频单元由90°混频器和低通平衡探测器组成。
8.如权利要求1所述的一种双光频梳离散时间拉伸DFT处理器装置，其特征在于，所述数字信号处理单元由计算机组成。
9.双光频梳离散时间拉伸DFT处理器方法，其特征在于，包含以下步骤：
1)激光器单元生成单频窄线宽连续激光，经分束单元、信号光频梳产生单元、本振光频梳产生单元，生成信号光频梳和本振光频梳；
激光器单元产生单频窄线宽连续激光，将激光器单元产生的单频窄线宽连续激光表示为：
Figure FDA0003688828180000021
其中fc为单频窄线宽连续激光的频率，Ec是单频窄线宽连续激光的幅度，
Figure FDA0003688828180000022
是单频窄线宽连续激光的相位；所述单频窄线宽连续激光通过分束单元分成两路相同的单频窄线宽连续激光，两路单频窄线宽连续激光分别作为产生信号光频梳和本振光频梳的种子光，其中一路通过信号光频梳产生单元产生具有一定重复频率的信号光频梳，另一路通过本振光频梳产生单元产生具有一定重复频率的本振光频梳；将输出的信号光频梳表示为：
Figure FDA0003688828180000023
其中n为梳齿序号，fs是信号光频梳的重复频率，将输出的本振光频梳表示为：
Figure FDA0003688828180000024
其中n为梳齿序号，flo是本振光频梳的重复频率，并且信号光频梳和本振光频梳具有一定的重复频率差；
2)电光调制单元以载波抑制双边带调制模式将宽带接收信号的全部频谱信息复制到信号光频梳上；将宽带接收信号表示为：s(t)；信号光频梳加载宽带接收信号形成的电光调制光频梳表示为：
Figure FDA0003688828180000025
信号波分复用单元分离所述电光调制光频梳的每一根光梳齿，得到频率为fc+nfs的各路电光调制光梳齿：
Figure FDA0003688828180000026
Figure FDA0003688828180000027
Figure FDA0003688828180000028
Figure FDA0003688828180000029
其中Esig1、Esig2、Esig3…Esign分别为第1根到第n根电光调制光梳齿；本振波分复用单元分离所述本振光频梳的每一根光梳齿，得到频率为fc+nflo的各路本振光梳齿：
Figure FDA0003688828180000031
Figure FDA0003688828180000032
Figure FDA0003688828180000033
Figure FDA0003688828180000034
其中Elo1、Elo2、Elo3、…Elon分别为第1路到第n路本振光梳齿；
3)各路电光调制光梳齿分别经不同长度的单模光纤延时，第1根电光调制光梳齿产生Δt＝1/(flo-fs)的延时，第2根电光调制光梳齿产生2Δt的延时，第3根电光调制光梳齿产生3Δt的延时，第n根电光调制光梳齿产生nΔt的延时:
Figure FDA0003688828180000035
Figure FDA0003688828180000036
Figure FDA0003688828180000037
Figure FDA0003688828180000038
其中E'sig1、E'sig2、E'sig3、…E'sign分别为第1路到第n路延时电光调制光梳齿；各路本振光梳齿分别经不同长度的单模光纤延时，第1根本振光梳齿产生Δt＝1/(flo-fs)的延时，第2根本振光梳齿产生2Δt的延时，第3根本振光梳齿产生3Δt的延时，，第n根本振光梳齿产生nΔt的延时:
Figure FDA0003688828180000039
Figure FDA00036888281800000310
Figure FDA00036888281800000311
Figure FDA00036888281800000312
其中E'lo1、E'lo2、E'lo3、…E'lon分别为第1路到第n路延时本振光梳齿；
4)各路延时电光调制光梳齿经信号光合路器合成一路延时信号光频梳：
Figure FDA00036888281800000313
各路延时本振光梳齿经本振光合路器合成一路延时本振光频梳：
Figure FDA0003688828180000041
延时信号光频梳和延时本振光频梳经90°光混频器和低通平衡探测器后，在(Δt,2Δt)、(2Δt,3Δt)、(3Δt,4Δt)…(nΔt,(n+1)Δt)时间段内输出的直流分量即为宽带信号在(flo-fs)、2(flo-fs)、3(flo-fs)…n(flo-fs)频率处DFT系数的同向vI和正交vQ分量；由计算机进行DSP，将各频率处宽带信号的DFT系数表示为：
Figure FDA0003688828180000042
相位为：
Figure FDA0003688828180000043
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