CN116316007A - 基于合成维度的超高速任意波形产生器及产生方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于合成维度的超高速任意波形产生器及产生方法，波形产生器包括：脉冲激光器；第一偏振控制器；强度调制器；双环光纤链路，包括第一、第二环形光纤链路，均包含一个声光调制器，一段色散补偿光纤，一个光放大器和一个可调谐光滤波器，且共用一个光合束器；第一环路包含一个可调谐光延时线；第三光功率耦合器，其第一端口与第一光功率耦合器的第三端口连接，第二端口与第二光功率耦合器的第三端口连接；以及光电探测器，其输入端与第三光功率耦合器的第三端口连接，输出端为任意波形输出端口。本发明利用利用可调谐光延时线实现皮秒量级的光学环路长度差控制，进而实现超高速的、采样率任意调谐的任意波形发生器。
Description
技术领域
本发明属于光电子技术领域，具体涉及一种基于合成维度的超高速任意波形产生器及产生方法。
背景技术
任意波形产生器是一种可以产生模拟信号、数字信号、调制信号、真实环境信号等任意信号/波形的电子仪器。在传统的电学及光学任意波形产生技术方案中，波形的采样率和带宽受到光电子元器件的响应速度、调制带宽及生产工艺的限制。通过在低维度系统中合成高维度的方式，将单一维度下的复杂速度问题转化到合成维度空间中处理，实现用低速光电子器件产生超高速可调谐采样率的超高速任意波形产生器。相比于已有技术，该技术方案对带宽、采样率等关键技术指标提升一个数量级，有望在底层技术上广泛推动高速通信、电子对抗、高精度雷达以及航天航空工程等现代信息技术性能上限的发展。
现阶段，在商业领域采用电学方式的任意波形产生技术已经成熟，如Keysight、Tektronix、Rigol等国外厂商已经在几个GSa/s量级以下做出了相当成熟、稳定且平价的民用产品，但是采样率超过百GSa/s量级的超高采样率的AWG技术依然受限于电学模数转换器等关键电学元器件和芯片的带宽和速率。目前，国外巨头Keysight的在售产品中，在使用了信道交错技术的情况下，能实现超过100GSa/s的超高采样率任意波形发生器也只有M8100系列的两款，售价都高达数十万美元，并且要以增加损耗和可同时运行的通道数减半为代价。
近些年，得益于光子系统本身具有的高速、大带宽、易重构的特点，通过空间光调制器、人工超表面、空间相位板等器件对不同频率间隔的光学频率梳整形，实现了几十GHz量级的波形和越来越高的频谱整形效率。但这些工作都是在空间光系统中完成，体积庞大、稳定性差、且易受外界环境的影响。随着微波光子学技术的发展，基于光纤系统或三五族光电集成平台，利用光子及光电子器件，通过直接时空映射脉冲整形、频谱整形和波长到时间映射、时域脉冲整形、微波光子延时线滤波器等微波光子技术可以实现高频率、大带宽、更好可重构性的任意波形产生，同时具有小体积、低损耗、更稳定的特点。但是受限于微波光子系统中电光调制器、光/电滤波器、光学非线性模块等系统中关键器件的性能参数，现阶段基于微波光子技术的任意波形产生技术方案的带宽、采样率依然限制在几十GHz，无法实现跨数量级的提升。
总而言之，现阶段受限于电子元器件的性能限制、空间光学的体积，稳定性，制造工艺的限制、以及光纤光学系统中光电子器件的性能限制，目前基于电子技术或光电子技术的任意波形产生器所产生任意波形采样率限制在100GHz量级以下，暂无技术方案实现超高采样率的任意波形发生器。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于合成维度的超高速任意波形产生器及产生方法，在低维系统中构造合成维度的方法，将单一维度下的复杂速度问题转化到合成维度空间中处理，在合成的维度中调控光学信号，实现连续可调谐采样率的超高速任意波形。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种基于合成维度的超高速任意波形产生器，包括：
脉冲激光器，用于产生超短脉冲激光；
第一偏振控制器，其输入端与脉冲激光器的输出端连接，用于控制输出端后的光偏振态；
强度调制器，所述强度调制器的输入端与第一偏振控制器的输出端连接，用于降低脉冲激光器输出脉冲序列的重复频率；
双环光纤链路，所述双环光纤链路包括第一环形光纤链路和第二环形光纤链路，所述第一环形光纤链路和第二环形光纤链路各包含一个声光调制器和一个可调谐光延时线，所述声光调制器用于调控光信号在每一圈循环时的强度，以实现对最终输出波形信号形状的控制，所述可调谐光延时线用于控制输出波形的采样率；所述第一环形光纤链路和第二环形光纤链路共用一个光合束器；所述强度调制器通过第一环形光纤链路的第一光功率耦合器与第一环形光纤链路连接；
第三光功率耦合器，所述第三光功率耦合器的第一端口与第一光功率耦合器的第三端口连接，第二端口与第二环形光纤链路的第二光功率耦合器的第三端口连接；以及
光电探测器，所述光电探测器的输入端与第三光功率耦合器的第三端口连接，输出端为任意波形输出端口。
作为优选的技术方案，所述第一环形光纤链路包括：
第一光功率耦合器，所述第一光功率耦合器的第一端口与强度调制器的输出端连接；
光合束器，所述光合束器的第一端口与第一光功率耦合器的第四端口连接；
可调谐光延时线，所述可调谐光延时线的输入端与光合束器的第三端口连接，用于控制光纤环路的时间延时量；
第二偏振控制器，所述第二偏振控制器输入端与可调谐光延时线的输出端连接，用于控制输出端后的光偏振态；
第一声光调制器，所述第一声光调制器的输入端与第二偏振控制器的输出端连接，用于对光纤环路中的光信号移频与强度调制；
第一色散补偿光纤，所述第一色散补偿光纤的输入端与第一声光调制器的输出端连接，用于补偿第一环形光纤链路中的色散；
第一光放大器，所述第一光放大器的输入端与第一声光调制器的输出端连接，用于放大光纤环路中光信号的功率；以及
第一可调谐光滤波器，所述第一可调谐光滤波器的输入端与第一光放大器的输出端连接，其输出端与第一光功率耦合器的第二端口连接形成闭环，用于滤除光纤环路中非信号光的频谱成分，提升信噪比。
作为优选的技术方案，所述第二环形光纤链路包括：
第三偏振控制器，所述第三偏振控制器的输入端与光合束器的第四端口连接，用于控制输出端后的光偏振态；
第二声光调制器，所述第二声光调制器的输入端与第三偏振控制器的输出端连接，用于对光纤环路中的光信号移频与强度调制；
第二光放大器，所述第二光放大器的输入端与第二声光调制器的输出端连接，用于放大光纤环路中光信号的功率；
第二色散补偿光纤，所述第二色散补偿光纤的输入端与第二光放大器的输出端连接，用于补偿第二环形光纤链路中的色散；
第二可调谐光滤波器，所述第二可调谐光滤波器的输入端与第二光放大器的输出端连接，用于滤除光纤环路中非信号光的频谱成分，提升信噪比；
第二光功率耦合器，所述第二光功率耦合器的第一端口与第二可调谐光滤波器的输出端连接；以及
第四偏振控制器，所述第四偏振控制器的输入端与第二光功率耦合器的第二端口连接，用于控制输出端后的光偏振态，其输出端与光合束器的第二端口相连，形成闭环。
作为优选的技术方案，所述脉冲激光器为飞秒脉冲激光器；所述强度调制器为马赫增德尔强度调制器。
作为优选的技术方案，所述第一光功率耦合器、第二光功率耦合器、第三光功率耦合器采用1×2的光功率耦合器。
作为优选的技术方案，所述第一光放大器、第二光放大器采用掺铒光纤放大器。
作为优选的技术方案，所述第一声光调制器、第二声光调制器采用移频量为80MHz的声光调制器；所述光电探测器采用50GHz带宽光电探测器。
第二方面，本发明提供了一种基于合成维度的超高速任意波形产生器的波形产生方法，包括下述步骤：
脉冲激光器产生的光学超短脉冲通过强度调制器降低重复频率后，经由第一光功率耦合器的第一端口注入双环光纤链路，该超短脉冲第一次经由光合束器的第一端口进入光合束器，并分裂成两个超短脉冲，其分别经由光合束器的第三端口和第四端口进入两个光纤环路进行第一次循环；
第一次循环结束，双环光纤链路中的超短脉冲分别经由光合束器的第一端口和第二端口再次进入光合束器，两个超短脉冲分裂形成四个超短脉冲，并从光合束器的第三端口和第四端口输出，再次进入第一环形光纤链路和第二环形光纤链路开始第二次循环，此时每个环形光纤链路各包含两个超短脉冲；在第一次循环中，第一光功率耦合器的第三端口和第二光功率耦合器的第三端口分别向双环光纤链路外输出一个超短脉冲，分别进入第三光功率耦合器的第一和第二端口，并在第三光功率耦合器的第三端口输出，形成第一次循环产生的第一光学信号，所述第一光学信号包含两个超短脉冲，之间的时间差与两个环形光纤链路的环长差相等；该第一光学信号经过光电探测器进行光电转换，形成电学波形；
同理，在第二次循环中，第一光功率耦合器的第三端口和第二光功率耦合器的第三端口分别输出两个超短脉冲，分别进入第三光功率耦合器的第一和第二端口，并在第三光功率耦合器的第三端口输出，形成第二次循环产生的第二光学信号；由于较长光纤环路输出的两个超短脉冲中的第一个超短脉冲和较短光纤环路输出的两个超短脉冲中的第二个超短脉冲在该系统中的演化时间相同，二者在第三光功率耦合器会发生相互叠加，此时第三光功率耦合器的第三端口输出的光学信号包含三个超短脉冲，且每个超短脉冲之间的时间差与两个环形光纤链路的环长差相等；该第二光学信号经过光电探测器进行光电转换，形成新的电学波形；
以此类推，第N次循环期间会产生一个第N光学信号，该第N光学信号由N+1个超短脉冲组成，且每个超短脉冲之间的时间差与两个环形光纤链路的环长差相等，经过光电转换后，形成电学波形。
作为优选的技术方案，在循环过程中，超短脉冲的数量随着循环次数的增而不断增加，即在物理维度的基础上，构造出了合成维度。
作为优选的技术方案，通过在声光调制器上加载特定的调制信号，控制每次循环中光学超短脉冲的强度，进而实现对各次循环期间输出的波形形状的控制，即在合成维度中实现了任意波形的产生。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、基于合成维度的超高速任意波形产生器，其由一个脉冲激光器和一个双环光纤链路组成，双环光纤链路的每个环形链路各包含一个声光调制器用于调控光信号在每一圈循环时的强度，从而实现对最终输出波形信号形状的控制。双环光纤链路具有一定的长度差，其可通过可调谐光延时线调节，用于控制输出波形的采样率。因此，本发明不需要高速度调制，不依赖高速的声光调制器或电光调制器，在低速的物理维度中调控光学信号，在人工构建的合成维度中产生高速的任意波形。本发明突破了现有光电子元器件的性能限制，从而实现了低速调制可产生超高速任意波形的效果。
2、本发明只需要调节光延时线的延时量，即可任意调节输出波形的采样率，实现了高速波形采样率的任意调谐。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例任意波形产生器的结构示意图；
图2(a)-图2(h)为本发明实施例任意波形发生器产生的八个示例波形示意图；
图3(a)-图3(d)为本发明实施例示例高斯波形与矩形波形的采样率随两个环路长度差的变化情况示意图。
附图标号说明：1、脉冲激光器；2、第一偏振控制器；3、强度调制器；4、第一光功率耦合器；5、光合束器；6、可调谐光延时线；7、第二偏振控制器；8、第一声光调制器；9、第一色散补偿光纤；10、第一光放大器；11、第一可调谐光滤波器；12、第三偏振控制器；13、第二声光调制器；14、第二光放大器；15、第二色散补偿光纤；16、第二可调谐光滤波器；17、第二光功率耦合器；18、第四偏振控制器；19、第三光功率耦合器；20、光电探测器。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本实施例基于合成维度的超高速任意波形产生器，其由一个脉冲激光器和一个双环光纤链路组成。在该装置系统中，两环各包含一个声光调制器用于调控光信号在每一圈循环时的强度，从而实现对最终输出波形信号形状的控制。两环具有一定的长度差，其可通过可调谐光延时线调节，用于控制输出波形的采样率。
请参阅图1，本发明提供的一种基于合成维度的超高速任意波形产生器，包括：
脉冲激光器1，用于产生超短脉冲激光；以及
第一偏振控制器2，其输入端与脉冲激光器1的输出端连接，用于控制输出端后的光偏振态；
强度调制器3，其输入端与第一偏振控制器2的输出端连接，用于降低脉冲激光器1输出脉冲序列的重复频率；
第一光功率耦合器4，其第一端口与强度调制器3的输出端连接；
光合束器5，其第一端口与第一光功率耦合器4的第四端口连接；
可调谐光延时线6，其输入端与光合束器5的第三端口连接，用于控制光纤环路的时间延时量；
第二偏振控制器7，其输入端与可调谐光延时线6的输出端连接，用于控制输出端后的光偏振态；
第一声光调制器8，其输入端与第二偏振控制器7的输出端连接，用于对光纤环路中的光信号移频与强度调制；
第一色散补偿光纤9，其输入端与第一声光调制器8的输出端连接，用于补偿光纤环路中的色散；
第一光放大器10，其输入端与第一色散补偿光纤9的输出端连接，用于放大光纤环路中光信号的功率；
第一可调谐光滤波器11，其输入端与第一光放大器10的输出端连接，其输出端与第一光功率耦合器4的第二端口连接形成闭环，用于滤除光纤环路中非信号光的光谱成分，提升信噪比；
第三偏振控制器12，其输入端与光合束器5的第四端口连接，用于控制输出端后的光偏振态；
第二声光调制器13，其输入端与第三偏振控制器12的输出端连接，用于对光纤环路中的光信号移频与强度调制；
第二光放大器14，其输入端与第二声光调制器13的输出端连接，用于放大光纤环路中光信号的功率；
第二色散补偿光纤15，其输入端与第二光放大器14的输出端连接，用于对补偿光纤环路中的色散；
第二可调谐光滤波器16，其输入端与第二色散补偿光纤15的输出端连接，用于滤除光纤环路中非信号光的光谱成分，提升信噪比；
第二光功率耦合器17，其1端口与第二可调谐光滤波器16的输出端连接；
第四偏振控制器18，其输入端与第二光功率耦合器17的第二端口连接，用于控制输出端后的光偏振态，其输出端与光合束器5的第二端口相连，形成闭环；
—第三光功率耦合器19，其第一端口与第一光功率耦合器4的第三端口连接，其第二端口与第二光功率耦合器17的第三端口连接；
光电探测器20，其输入端与第三光功率耦合器19的第三端口连接，其输出端为任意波形输出端口。
进一步的，其中所述的脉冲激光器1为飞秒脉冲激光器，但不局限于使用飞秒脉冲激光器，可使用其他类型的超短脉冲激光器，脉冲宽度越小，所产生的任意波形的最高采样率越高。
进一步的，其中所述的第一偏振控制器2、第二偏振控制器7、第三偏振控制器11第四偏振控制器16不局限于使用本专利中所使用的偏振控制器，可以使用其他类型偏振控制器而达到与本专利中偏振控制器相同效果。
进一步的，其中马赫增德尔强度调制器3，不局限于使用马赫增德尔强度调制器，可以使用其他类型调制器而达到马赫增德尔强度调制器相同效果。
进一步的，其中所述的第一光功率耦合器4、第二光功率耦合器15、第三光功率耦合器17不局限于使用1×2的光功率耦合器(一个输入端、两个输出端或两个输入端、一个输出端)，可以使用其他类型光功率耦合器而达到与一个输入端、两个输出端光功率耦合器相同效果。
进一步的，其中第一声光调制器8、第二声光调制器12不局限于使用移频量为80MHz的声光调制器，可以使用其他移频量的声光调制器或强度调制器而达到相同效果。
进一步的，其中第一光放大器9、第二光放大器13不局限于使用掺铒光纤放大器，可以使用其他类型的光放大器而达到相同效果。
进一步的，其中光电探测器18不局限于使用50GHz带宽光电探测器，可以使用其他类型的光电探测器而达到相同效果。
在本申请的另一个实施例中，提供了一种基于合成维度的超高速任意波形产生器的波形产生方法，采用了具有环长差的双环光纤链路构建具有合成维度的光学系统，在其中调控光学超短脉冲，实现超高速任意波形产生，包括下述步骤：
S1、脉冲激光器产生的光学超短脉冲通过强度调制器降低重复频率后，经由第一光功率耦合器的第一端口注入双环光纤链路，该超短脉冲第一次经由光合束器的第一端口进入光合束器，并分裂成两个超短脉冲，其分别经由光合束器的第三端口和第四端口进入两个光纤环路进行第一次循环；
可以理解的是，第一次循环结束，双环光纤链路中的超短脉冲分别经由光合束器的第一端口和第二端口再次进入光合束器，两个超短脉冲分裂形成四个超短脉冲，并从光合束器的第三端口和第四端口输出，再次进入第一环形光纤链路和第二环形光纤链路开始第二次循环，此时每个环形光纤链路各包含两个超短脉冲；在第一次循环中，第一光功率耦合器的第三端口和第二光功率耦合器的第三端口分别向双环光纤链路外输出一个超短脉冲，分别进入第三光功率耦合器的第一和第二端口，并在第三光功率耦合器的第三端口输出，形成第一次循环产生的第一光学信号，所述第一光学信号包含两个超短脉冲，之间的时间差与两个环形光纤链路的环长差相等；该第一光学信号经过光电探测器进行光电转换，形成电学波形；
S2、同理，在第二次循环中，第一光功率耦合器的第三端口和第二光功率耦合器的第三端口分别输出两个超短脉冲，分别进入第三光功率耦合器的第一和第二端口，并在第三光功率耦合器的第三端口输出，形成第二次循环产生的第二光学信号；由于较长光纤环路输出的两个超短脉冲中的第一个超短脉冲和较短光纤环路输出的两个超短脉冲中的第二个超短脉冲在该系统中的演化时间相同，二者在第三光功率耦合器会发生相互叠加，此时第三光功率耦合器的第三端口输出的光学信号包含三个超短脉冲，且每个超短脉冲之间的时间差与两个环形光纤链路的环长差相等；该第二光学信号经过光电探测器进行光电转换，形成新的电学波形；
S3、以此类推，第N次循环期间会产生一个第N光学信号，该第N光学信号由N+1个超短脉冲组成，且每个超短脉冲之间的时间差与两个环形光纤链路的环长差相等，经过光电转换后，形成电学波形。
在循环过程中，超短脉冲的数量随着循环次数的增而不断增加，即在物理维度(循环次数)的基础上，构造出了合成维度(超短脉冲数量)。每个光纤环路中的声光调制器在每次循环期间调控超短脉冲的强度。通过在声光调制器上加载特定的调制信号，控制每次循环中光学超短脉冲的强度，进而实现对各次循环期间输出的波形形状的控制，即在合成维度中实现了任意波形的产生。任意波形的采样率，即每个超短脉冲间的时间差，等于两个光纤环路的长度差。通过可调谐光延时线任意调控长度差，实现对波形采样率的任意调谐。
相比于此前的技术手段，本发明突破了调制器调制速度的限制，将时间维度的复杂问题转化到光纤链路长度匹配的维度中，即利用可调谐光延时线实现皮秒量级的光学环路长度差控制，进而实现超高速的、采样率任意调谐的任意波形发生器。
为了进一步验证本发明可行性，请参阅图2(a)-图2(h)，提供了本发明任意波形发生器产生的八个示例波形，其中三角波形、矩形波形和锯齿波形为本发明提供的任意波形发生器在循环10圈时产生，包含11个采样点。其中高斯锯齿波形为本发明提供的任意波形发生器在循环30圈时产生，包含31个采样点。其中虚线为目标波形，实线为本发明提供的任意波形发生器产生的波形，其采样率如图标题旁所示。
本发明提供的任意波形发生器产生的任意波形具有可调谐的采样率，其通过可调谐光延时线调谐光纤环路的长度差控制。示例高斯波形与矩形波形的采样率随两个环路长度差的变化情况如图3(a)-图3(d)所示，其中图3(a)、图3(c)两图为波形的强度变化趋势图，图3(b)、图3(d)两图为波形采样率与波形宽度变化的三维图。随着光纤环路长度差的减小，波形变窄，采样率提高。当两个光纤环路的长度差小于1皮秒时，波形采样率达到太赫兹量级，即每秒1万亿个采样点的超高速波形。图中所示波形均为本发明提供的任意波形发生器在循环30圈时产生，包含31个采样点。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.基于合成维度的超高速任意波形产生器，其特征在于，包括：
脉冲激光器，用于产生超短脉冲激光；
第一偏振控制器，其输入端与脉冲激光器的输出端连接，用于控制输出端后的光偏振态；
强度调制器，所述强度调制器的输入端与第一偏振控制器的输出端连接，用于降低脉冲激光器输出脉冲序列的重复频率；
双环光纤链路，所述双环光纤链路包括第一环形光纤链路和第二环形光纤链路，所述第一环形光纤链路和第二环形光纤链路各包含一个声光调制器和一个可调谐光延时线，所述声光调制器用于调控光信号在每一圈循环时的强度，以实现对最终输出波形信号形状的控制，所述可调谐光延时线用于控制输出波形的采样率；所述第一环形光纤链路和第二环形光纤链路共用一个光合束器；所述强度调制器通过第一环形光纤链路的第一光功率耦合器与第一环形光纤链路连接；
第三光功率耦合器，所述第三光功率耦合器的第一端口与第一光功率耦合器的第三端口连接，第二端口与第二环形光纤链路的第二光功率耦合器的第三端口连接；以及
光电探测器，所述光电探测器的输入端与第三光功率耦合器的第三端口连接，输出端为任意波形输出端口。
2.根据权利要求1所述基于合成维度的超高速任意波形产生器，其特征在于，所述第一环形光纤链路包括：
第一光功率耦合器，所述第一光功率耦合器的第一端口与强度调制器的输出端连接；
光合束器，所述光合束器的第一端口与第一光功率耦合器的第四端口连接；
可调谐光延时线，所述可调谐光延时线的输入端与光合束器的第三端口连接，用于控制光纤环路的时间延时量；
第二偏振控制器，所述第二偏振控制器输入端与可调谐光延时线的输出端连接，用于控制输出端后的光偏振态；
第一声光调制器，所述第一声光调制器的输入端与第二偏振控制器的输出端连接，用于对光纤环路中的光信号移频与强度调制；
第一色散补偿光纤，所述第一色散补偿光纤的输入端与第一声光调制器的输出端连接，用于补偿第一环形光纤链路中的色散；
第一光放大器，所述第一光放大器的输入端与第一声光调制器的输出端连接，用于放大光纤环路中光信号的功率；以及
第一可调谐光滤波器，所述第一可调谐光滤波器的输入端与第一光放大器的输出端连接，其输出端与第一光功率耦合器的第二端口连接形成闭环，用于滤除光纤环路中非信号光的频谱成分，提升信噪比。
3.根据权利要求1所述基于合成维度的超高速任意波形产生器，其特征在于，所述第二环形光纤链路包括：
第三偏振控制器，所述第三偏振控制器的输入端与光合束器的第四端口连接，用于控制输出端后的光偏振态；
第二声光调制器，所述第二声光调制器的输入端与第三偏振控制器的输出端连接，用于对光纤环路中的光信号移频与强度调制；
第二光放大器，所述第二光放大器的输入端与第二声光调制器的输出端连接，用于放大光纤环路中光信号的功率；
第二色散补偿光纤，所述第二色散补偿光纤的输入端与第二光放大器的输出端连接，用于补偿第二环形光纤链路中的色散；
第二可调谐光滤波器，所述第二可调谐光滤波器的输入端与第二光放大器的输出端连接，用于滤除光纤环路中非信号光的频谱成分，提升信噪比；
第二光功率耦合器，所述第二光功率耦合器的第一端口与第二可调谐光滤波器的输出端连接；以及
第四偏振控制器，所述第四偏振控制器的输入端与第二光功率耦合器的第二端口连接，用于控制输出端后的光偏振态，其输出端与光合束器的第二端口相连，形成闭环。
4.根据权利要求1所述基于合成维度的超高速任意波形产生器，其特征在于，所述脉冲激光器为飞秒脉冲激光器；所述强度调制器为马赫增德尔强度调制器。
5.根据权利要求1所述基于合成维度的超高速任意波形产生器，其特征在于，所述第一光功率耦合器、第二光功率耦合器、第三光功率耦合器采用1×2的光功率耦合器。
6.根据权利要求1所述基于合成维度的超高速任意波形产生器，其特征在于，所述第一光放大器、第二光放大器采用掺铒光纤放大器。
7.根据权利要求1所述基于合成维度的超高速任意波形产生器，其特征在于，所述第一声光调制器、第二声光调制器采用移频量为80MHz的声光调制器；所述光电探测器采用50GHz带宽光电探测器。
8.根据权利要求1-7中任一项所述基于合成维度的超高速任意波形产生器的波形产生方法，其特征在于，包括下述步骤：
脉冲激光器产生的光学超短脉冲通过强度调制器降低重复频率后，经由第一光功率耦合器的第一端口注入双环光纤链路，该超短脉冲第一次经由光合束器的第一端口进入光合束器，并分裂成两个超短脉冲，其分别经由光合束器的第三端口和第四端口进入两个光纤环路进行第一次循环；
第一次循环结束，双环光纤链路中的超短脉冲分别经由光合束器的第一端口和第二端口再次进入光合束器，两个超短脉冲分裂形成四个超短脉冲，并从光合束器的第三端口和第四端口输出，再次进入第一环形光纤链路和第二环形光纤链路开始第二次循环，此时每个环形光纤链路各包含两个超短脉冲；在第一次循环中，第一光功率耦合器的第三端口和第二光功率耦合器的第三端口分别向双环光纤链路外输出一个超短脉冲，分别进入第三光功率耦合器的第一和第二端口，并在第三光功率耦合器的第三端口输出，形成第一次循环产生的第一光学信号，所述第一光学信号包含两个超短脉冲，之间的时间差与两个环形光纤链路的环长差相等；该第一光学信号经过光电探测器进行光电转换，形成电学波形；
同理，在第二次循环中，第一光功率耦合器的第三端口和第二光功率耦合器的第三端口分别输出两个超短脉冲，分别进入第三光功率耦合器的第一和第二端口，并在第三光功率耦合器的第三端口输出，形成第二次循环产生的第二光学信号；由于较长光纤环路输出的两个超短脉冲中的第一个超短脉冲和较短光纤环路输出的两个超短脉冲中的第二个超短脉冲在该系统中的演化时间相同，二者在第三光功率耦合器会发生相互叠加，此时第三光功率耦合器的第三端口输出的光学信号包含三个超短脉冲，且每个超短脉冲之间的时间差与两个环形光纤链路的环长差相等；该第二光学信号经过光电探测器进行光电转换，形成新的电学波形；
以此类推，第N次循环期间会产生一个第N光学信号，该第N光学信号由N+1个超短脉冲组成，且每个超短脉冲之间的时间差与两个环形光纤链路的环长差相等，经过光电转换后，形成电学波形。
9.根据权利要求8所述的波形产生方法，其特征在于，在循环过程中，超短脉冲的数量随着循环次数的增而不断增加，即在物理维度的基础上，构造出了合成维度。
10.根据权利要求8所述的波形产生方法，其特征在于，通过在声光调制器上加载特定的调制信号，控制每次循环中光学超短脉冲的强度，进而实现对各次循环期间输出的波形形状的控制，即在合成维度中实现了任意波形的产生。
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