CN117614450A - 一种光学模拟数字转换器 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种光学模拟数字转换器，包括脉冲激光器和若干个级联的数字信号产生单元，脉冲激光器基于模拟电压信号输出光脉冲并传输至第一级数字信号产生单元；每个数字信号产生单元基于接收的光信号产生一比特的数字信号，包括1×3分束器、传输直波导、第一半导体激光器、第二半导体激光器、光强探测器、跨阻放大器、电平甄别器、MZ干涉仪和半导体光放大器。两个半导体激光器分别接收一束光束并基于非线性动态特性输出光脉冲，光强探测器和跨阻放大器相应地探测第二半导体激光器输出的光脉冲的光强以及转换为电压信号，电平甄别器基于电压信号进行阈值甄别后输出0或1。本申请以流水线型ADC结构实现模拟信号向数字信号的高精度转换。
Description
技术领域
本申请属于信号处理技术领域，具体而言，涉及一种光学模拟数字转换器。
背景技术
模拟数字转换器(Analog to Digital Converter)简称ADC，是电子信息处理和数据传输中常用的底层元器件，其功能是将模拟信号转换为数字信号。通常的ADC是将一个输入电压信号转换为输出的数字信号。传统电子ADC受限于半导体载流子迁移率的物理极限且采样时间抖动较高，极大地阻碍了高频模拟信号的高精度、高速度转换，无法满足现有信号处理系统大带宽和高精度的需求。光学ADC被认为是实现高速高精度模数转换的重要途径，具有超高速、高宽带、超低时间抖动的优势。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种光学模拟数字转换器，利用第一半导体激光器和第二半导体激光器，以流水线型ADC结构实现模拟电信号向数字电信号的高精度转换。具体方案如下：
本申请公开了一种光学模拟数字转换器，包括脉冲激光器和若干个级联的数字信号产生单元；脉冲激光器基于外部输入的模拟电压信号输出光脉冲且输出光脉冲的强度I＝3kU，其中U表示外部输入的模拟电压值、k表示模拟电压与光强的比例系数；脉冲激光器与第一级数字信号产生单元连接；
每个数字信号产生单元基于接收的光信号产生一比特的数字信号，包括1×3分束器、传输直波导、第一半导体激光器、第二半导体激光器、光强探测器、跨阻放大器、电平甄别器、MZ干涉仪和半导体光放大器；1×3分束器用于将接收的光脉冲平均分为3束，具有三个输出端，每个输出端用于输出一份光束且三个输出端与传输直波导、第一半导体激光器和第二半导体激光器一一对应连接；传输直波导的输出端与MZ干涉仪的输入上端连接，第一半导体激光器的输出端与MZ干涉仪的输入下端连接，MZ干涉仪的输出下端与半导体光放大器连接；第二半导体激光器、光强探测器、跨阻放大器、电平甄别器依次相连，电平甄别器与MZ干涉仪连接；第一半导体激光器和第二半导体激光器均用于接收一束光束并基于非线性动态特性输出光脉冲；光强探测器用于探测第二半导体激光器输出的光脉冲的光强并产生正比于光强的光电流信号，跨阻放大器用于将接收的光电流信号转换为电压信号；电平甄别器用于对其接收的电压信号进行阈值甄别且根据甄别结果输出0或1同时将甄别输出结果反馈给MZ干涉仪，MZ干涉仪基于电平甄别器的甄别输出结果将接收的光束以交叉状态或直通状态输出，半导体光放大器用于将接收的光信号能量放大六倍并将放大后的光信号传输至下一级数字信号产生单元。
优选地，第一半导体激光器和第二半导体激光器的非线性动态特性关系为：
其中，Lout表示第一半导体激光器和第二半导体激光器输出的光脉冲强度，Lin表示第一半导体激光器和第二半导体激光器接收的光脉冲强度，Lm表示光学模拟数字转换器可接收最大模拟电压所对应的光强值。
进一步地，MZ干涉仪包括第一50:50分束器、干涉上臂、干涉下臂、第二50:50分束器和设置在干涉上臂或干涉下臂上的相位调制器，干涉上臂的两端分别连接第一50:50分束器的输出上端和第二50:50分束器的输入上端，干涉下臂的两端分别连接第一50:50分束器的输出下端和第二50:50分束器的输入下端；第一50:50分束器的输入上端与传输直波导的输出端连接，其输入下端与第一半导体激光器的输出端连接；第二50:50分束器的输出上端为无效输出端，其输出下端与半导体光放大器的输入端连接，相位调制器与电平甄别器连接。
优选地，1×3分束器为1×3光纤分束器或1×3多模干涉仪或由三个Y型波导分束器级联组成。
进一步地，第一半导体激光器和第二半导体激光器均包括衬底、第一反射单元、增益放大单元、可饱和吸收体单元和第二反射单元；第一反射单元、增益放大单元、可饱和吸收体单元和第二反射单元依次设置在衬底上；可饱和吸收体单元对输入的光束进行吸收调制，增益放大单元用于对吸收调制后的光束放大，第一反射单元用于反射增益放大后的光束，第二反射单元用于透射输入的光束以及增益放大后的光束。
优选地，第一半导体激光器和第二半导体激光器均为垂直腔面发射激光器、分布式反馈激光器或分布式布拉格反射激光器中的一种
总体而言，通过本申请所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
本申请提供了一种光学模拟数字转换器，包括脉冲激光器和若干个级联的数字信号产生单元，脉冲激光器基于外部输入的模拟电压信号输出光脉冲并传输至第一级数字信号产生单元，每个数字信号产生单元基于接收的光信号产生一比特的数字信号。本申请以流水线型ADC结构实现模拟电信号向数字电信号的高精度转换，数字信号产生单元中的两个半导体激光器分别接收一束光束并基于非线性动态特性各输出光脉冲，光强探测器探测第二半导体激光器输出的光脉冲的光强并产生正比于光强的光电流信号，跨阻放大器将接收的光电流信号转换为电压信号；电平甄别器对其接收的电压信号进行阈值甄别且根据甄别结果输出0或1数字信号，MZ干涉仪根据电平甄别器反馈的数字信号将接收的光束以交叉状态或直通状态输出，半导体光放大器接收MZ干涉仪输出下端输出的光信号并将光信号能量放大六倍输入至下一级数字信号产生单元，下一级数字信号产生单元基于输入的光信号以同样的过程再产生一比特的数字信号，以此类推，直至最后一级数字信号产生单元输出一比特的数字信号，假设有N个数字信号产生单元，则在一个周期内产生N比特二进制的数字序列，完成将模拟电压信号转换为数字信号的过程。此外本申请可以利用光电混合集成封装，实现芯片化。
附图说明
为更清楚地说明本实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本申请实施例提供的一种光学模拟数字转换器的结构示意图；
图2为本申请中数字信号产生单元的结构示意图；
图3为本申请基于图1和图2形成光学模拟数字转换器的结构示意图；
图4为本申请一个实施例中1×3分束器的结构示意图；
图5为本申请中第一半导体激光器和第二半导体激光器的结构示意图；
图6为本申请中MZ干涉仪的结构示意图；
图7为本申请一个实施例提供的模拟电压信号转换为数字信号的简易流程示意图；
图8为本申请另一实施例提供的模拟电压信号转换为数字信号的简易流程示意图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请实施例作进一步详细的说明。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，本领域普通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。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
为了便于理解和解释本申请实施例提供的技术方案，下面将先对本申请的背景技术进行说明。
传统电子ADC受限于半导体载流子迁移率的物理极限且采样时间抖动较高，极大地阻碍了高频模拟信号的高精度、高速度转换，无法满足现有信号处理系统大带宽和高精度的需求。光学ADC被认为是实现高速高精度模数转换的重要途径，具有超高速、高宽带、超低时间抖动的优势。
基于此，本申请提供一种光学模拟数字转换器，如图1所示，包括脉冲激光器和若干个级联的数字信号产生单元；脉冲激光器基于外部输入的模拟电压信号输出光脉冲且输出光脉冲的强度I＝3kU，其中U表示外部输入的模拟电压值、k表示模拟电压与光强的比例系数；脉冲激光器与第一级数字信号产生单元连接。
每个数字信号产生单元基于接收的光信号产生一比特的数字信号，如图2所示，包括1×3分束器、传输直波导、第一半导体激光器、第二半导体激光器、光强探测器、跨阻放大器、电平甄别器、MZ干涉仪和半导体光放大器；1×3分束器用于将接收的光脉冲平均分为3束，具有三个输出端，每个输出端用于输出一份光束且三个输出端与传输直波导、第一半导体激光器和第二半导体激光器一一对应连接；传输直波导的输出端与MZ干涉仪的输入上端连接，第一半导体激光器的输出端与MZ干涉仪的输出下端连接，MZ干涉仪的输出下端与半导体光放大器连接；第二半导体激光器、光强探测器、跨阻放大器、电平甄别器依次相连，电平甄别器与MZ干涉仪连接；第一半导体激光器和第二半导体激光器均用于接收一束光束并基于非线性动态特性输出光脉冲；光强探测器用于探测第二半导体激光器输出的光脉冲的光强并产生正比于光强的光电流信号，跨阻放大器用于将接收的光电流信号转换为电压信号；电平甄别器用于对其接收的电压信号进行阈值甄别且根据甄别结果输出0或1同时将甄别输出结果反馈给MZ干涉仪，MZ干涉仪基于电平甄别器的甄别输出结果将接收的光束以交叉状态或直通状态输出，半导体光放大器用于将接收的光信号能量放大六倍并将放大后的光信号传输至下一级数字信号产生单元。基于图1和图2形成的光学模拟数字转换器结构如图3所示。
这里值得提醒的是，脉冲激光器输出光脉冲的周期与外部输入模拟电压信号的周期相同，一个光脉冲周期内产生的比特数与设置的数字信号产生单元的个数有关。如若设置四个级联的数字信号产生单元，每个数字信号产生单元产生一比特的数字信号，则本申请在一个光脉冲周期内产生四比特二进制的数字信号；如若设置六个级联的数字信号产生单元，则本申请在一个光脉冲周期内产生六比特二进制的数字信号。
光强与模拟电压成正比关系，模拟电压与光强的比例系数用k表示，则输入的模拟电压信号转换为光强信息,即为kU。脉冲激光器基于外部输入的模拟电压信号输出的光脉冲强度为3kU，具体地可以通过提高脉冲激光器本身的增益系数或者增设跨阻放大器对输入的模拟电压信号放大后再输入至脉冲激光器，达到脉冲激光器输出的光脉冲光强与外部输入的模拟电压成3k正比关系。脉冲激光器输出的光脉冲输入至第一级数字信号产生单元。
在每个数字信号产生单元中，1×3分束器将接收的光脉冲平均分为3束，第一份光束通过传输直波导输入至MZ干涉仪的输入上端，第二份光束通过第一半导体激光器输入至MZ干涉仪的输入下端，第三份光束输入至第二半导体激光器。1×3分束器为1×3光纤分束器或1×3多模干涉仪或由三个Y型波导分束器级联组成。当1×3分束器由三个Y型波导分束器级联组成时，如图4所示，第一Y型波导分束器的两个输出端分别连接第二Y型波导分束器的输入端和第三Y型波导分束器的输入端。在此结构下，第二Y型波导分束器或第三Y型波导分束器中的一个输出端为无效输出端。为了便于集成实现芯片化，1×3分束器优选为1×3多模干涉仪或由三个Y型波导分束器级联组成。
第一半导体激光器和第二半导体激光器均基于其非线性动态特性并根据接收的光束输出光脉冲。第一半导体激光器和第二半导体激光器均为含可饱和吸收体的激光器，可以实现光学非线性输出，且非线性输出特性满足分段函数关系。具体地，第一半导体激光器和第二半导体激光器均包括衬底、第一反射单元、增益放大单元、可饱和吸收体单元和第二反射单元，如图5所示，第一反射单元、增益放大单元、可饱和吸收体单元和第二反射单元依次设置在衬底上；可饱和吸收体单元对输入的光束进行吸收调制，增益放大单元用于对吸收调制后的光束放大，第一反射单元用于反射增益放大后的光束，第二反射单元用于透射输入的光束以及增益放大后的光束。从1×3分束器输出的光束透过第二反射单元传输至可饱和吸收体单元，当入射至第一半导体激光器和第二半导体激光器的光束的光强≤50％Lm，则入射光束全部被可饱和吸收体单元吸收，则输出的光脉冲强度为0；当入射至第一半导体激光器和第二半导体激光器的光束的光强＞50％Lm，则第一半导体激光器和第二半导体激光器在入射光的激发作用下产生光脉冲，且输出的光脉冲的强度为输入光束光强减去50％Lm。总结而言，第一半导体激光器和第二半导体激光器的非线性动态特性关系为：
其中，Lout表示第一半导体激光器和第二半导体激光器输出的光脉冲强度，Lin表示第一半导体激光器和第二半导体激光器接收的光脉冲强度，Lm表示光学模拟数字转换器可接收最大模拟电压所对应的光强值。
基于上述对第一半导体激光器和第二半导体激光器的原理功能描述可知，第一半导体激光器和第二半导体激光器均可为垂直腔面发射激光器、分布式反馈激光器或分布式布拉格反射激光器中的一种。当然考虑到芯片集成化，优选垂直腔面发射激光器。
当入射至第一半导体激光器和第二半导体激光器的光束的光强≤50％Lm，则第一半导体激光器和第二半导体激光器输出的光脉冲的光强为零，因此光强探测器探测到的光强为零，跨阻放大器输出的电压也为零。对于电平甄别器，理想状况下调节其阈值电压为零，当其接收的电压信号小于等于零时，则输出低电平，也即是输出0数字信号；当其接收的电压信号大于零，则输出高电平，也即是输出1数字信号。然而在本申请中实际上，由于第一半导体激光器和第二半导体激光器均为含可饱和吸收体的激光器，当输入的光束强度≤50％Lm时有微量光信号漏出，会产生噪声电压Vs，因此电平甄别器的阈值电压为噪声电压Vs，以免在弱光输入时光学模拟数字转换器产生误计。当电平甄别器的阈值电压为Vs时，当电平甄别器接收的电压小于等于Vs，则输出低电平，也即是输出0数字信号；当电平甄别器接收的电压大于Vs，则输出高电平，也即是输出1数字信号。
电平甄别器输出数字信号0或1的同时将数字信号0或1反馈给MZ干涉仪，MZ干涉仪基于电平甄别器的甄别输出结果将接收的光束以交叉状态或直通状态输出。具体地，当电平甄别器输出的数字信号为0时，MZ干涉仪将接收的光束以交叉状态输出，即从MZ干涉仪输入上端输入的光束从其输出下端输出，从其输入下端输入的光束从其输出上端输出，在本申请中，MZ干涉仪的输出下端与半导体光放大器连接，而其输出上端为无效输出端。当电平甄别器输出的数字信号为1时，MZ干涉仪将接收的光束以直通状态输出，即从MZ干涉仪输入上端输入的光束从其输出上端输出，从其输入下端输入的光束从其输出下端传输至半导体光放大器。
本申请中MZ干涉仪为经典MZI结构，如图6所示，包括第一50:50分束器、干涉上臂、干涉下臂、第二50:50分束器和设置在干涉上臂或干涉下臂上的相位调制器，干涉上臂的两端分别连接第一50:50分束器的输出上端和第二50:50分束器的输入上端，干涉下臂的两端分别连接第一50:50分束器的输出下端和第二50:50分束器的输入下端；第一50:50分束器的输入上端与传输直波导的输出端连接，其输入下端与第一半导体激光器的输出端连接；第二50:50分束器的输出上端为无效输出端，其输出下端与半导体光放大器的输入端连接，相位调制器与电平甄别器连接。电平甄别器输出的数字信号0或1作用于相位调制器上，基于此信号对相位调制器的相位进行调制，达到对输入光束的路径调节的目的。
MZ干涉仪输出下端输出的光脉冲经过半导体放大器能量放大6倍后输入至下一级数字信号产生单元。下一级数字信号产生单元基于接收的光信号再产生一比特的数字信号，以此类推，直至所有数字信号产生单元均输出一比特的数字信号。
为了更好的理解本申请，下面将举例对本申请模拟信号转换数字信号的过程进行阐述和说明。
假设光学模拟数字转换器具有4个级联的数字信号产生单元，且设置光学模拟数字转换器可接收的最大模拟电压为10V,调节电平甄别器的阈值电压为0.4V。在此条件下在实施例1中，假设外部输入的模拟电压为10V，则脉冲激光器输出的光脉冲强度为30k且光脉冲输入至第一级数字信号产生单元，第一级数字信号产生单元中的1×3分束器对接收的光脉冲平均分束，从3个输出端输出的光束的光强均为10k，而50％Lm为5k,所以第一半导体激光器和第二半导体激光器输出的光脉冲的强度均为5k，跨阻放大器输出的电压即为5V，大于电平甄别器的阈值电压0.4V，因此第一级数字信号产生单元中的电平甄别器输出数字信号1，且将此数字信号1反馈给MZ干涉仪中的相位调制器，使MZ干涉仪输入的光束以直通状态输出，也即是第一半导体激光器输出的光脉冲从MZ干涉仪的输出下端输出并传输至半导体光放大器，此光脉冲的光强为5k，半导体光放大器将接收的光脉冲的能量放大6倍，因此输入至第二级数字信号产生单元的光脉冲的强度为30k，按照第一级数字信号产生单元对输入光信号的处理过程，则第二级数字信号产生单元输出的数字信号为1，同理，第三级和第四级数字信号产生单元输出的数字信号均为1。因此，最终将模拟电压信号转换为4比特二进制的数字序列1111。
在实施例2中，假设外部输入的模拟电压为6.1V，此模拟电压信号转换为数字信号的简易过程如图7所示，脉冲激光器基于外部输入的模拟电压信号输出的光脉冲的强度为18.3k，且脉冲激光器输出的光脉冲输入至第一级数字信号产生单元，经过第一级数字信号产生单元中的1×3分束器对接收的光脉冲分束作用，从1×3分束器三个输出端输出的光束的光强均为6.1k，而50％Lm为5k,所以第一半导体激光器和第二半导体激光器输出的光脉冲的强度均为1.1k，跨阻放大器输出的电压信号即为1.1V，大于电平甄别器的阈值电压0.4V，因此第一级数字信号产生单元中的电平甄别器输出数字信号1，且将此数字信号1反馈给MZ干涉仪中的相位调制器，使MZ干涉仪输入的光束以直通状态输出，也即是第一半导体激光器输出的光脉冲从MZ干涉仪的输出下端输出并传输至半导体光放大器，此光脉冲的光强为1.1k，半导体光放大器将接收的光脉冲的能量放大6倍，因此输入至第二级数字信号产生单元的光脉冲的强度为6.6k，第二级数字信号产生单元中1×3分束器三个输出端输出的光束的光强均为2.2k，则第二级数字信号产生单元中第一半导体激光器和第二半导体激光器输出的光脉冲的强度均为0，跨阻放大器输出的电压即为0V，小于电平甄别器的阈值电压0.4V,因此第二级数字信号产生单元中的电平甄别器输出数字信号0，且将此数字信号0反馈给MZ干涉仪中的相位调制器，使第二级数字信号产生单元中MZ干涉仪输入的光束以交叉状态输出，也即是传输直波导输出的光束从MZ干涉仪的输出下端输出并传输至半导体光放大器，此光束的光强为2.2k，半导体光放大器将接收的光脉冲的能量放大6倍，因此输入至第三级数字信号产生单元的光脉冲的强度为13.2k，依次类推，则第三级数字信号产生单元输出的数字信号为0，第四级数字信号产生单元输出的数字信号为1，因此，最终将模拟电压信号转换为4比特二进制的数字序列1001。
在实施例3中，假设外部输入的模拟电压为4.5V，此模拟电压信号转换为数字信号的简易过程如图8所示，脉冲激光器基于外部输入的模拟电压信号输出的光脉冲的强度为13.5k，按照实施例1和实施例2的原理和过程，这里不再赘述，最终将模拟电压信号转换为4比特二进制的数字序列0111。
由上述内容可知，本申请以流水线型ADC结构实现模拟电信号向数字电信号的高精度转换，级联的数字信号产生单元的个数越多，则转换后的数字信号精度就越高，每个数字信号产生单元中的两个半导体激光器分别接收一束光束并基于非线性动态特性各输出光脉冲，光强探测器探测第二半导体激光器输出的光脉冲的光强并产生正比于光强的光电流信号，跨阻放大器将接收的光电流信号转换为电压信号；电平甄别器对其接收的电压信号进行阈值甄别且根据甄别结果输出0或1数字信号，MZ干涉仪根据电平甄别器反馈的数字信号将接收的光束以交叉状态或直通状态输出，半导体光放大器接收MZ干涉仪输出下端输出的光信号并将光信号能量放大六倍输入至下一级数字信号产生单元，下一级数字信号产生单元基于输入的光信号以同样的过程再产生一比特的数字信号，以此类推，直至最后一级数字信号产生单元输出一比特的数字信号，假设有N个数字信号产生单元，则在一个周期内产生N比特二进制的数字序列，完成将模拟电压信号转换为数字信号的过程。
此外在本申请中，当脉冲激光器为垂直腔面发射激光器，1×3分束器为1×3多模干涉仪或由三个Y型波导分束器级联组成时，可以利用光电混合集成封装，实现芯片化，提高系统的稳定性。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种光学模拟数字转换器，其特征在于，包括脉冲激光器和若干个级联的数字信号产生单元；脉冲激光器基于外部输入的模拟电压信号输出光脉冲且输出光脉冲的强度I＝3kU，其中U表示外部输入的模拟电压值、k表示模拟电压与光强的比例系数；脉冲激光器与第一级数字信号产生单元连接；
每个数字信号产生单元基于接收的光信号产生一比特的数字信号，包括1×3分束器、传输直波导、第一半导体激光器、第二半导体激光器、光强探测器、跨阻放大器、电平甄别器、MZ干涉仪和半导体光放大器；1×3分束器用于将接收的光脉冲平均分为3束，具有三个输出端，每个输出端用于输出一份光束且三个输出端与传输直波导、第一半导体激光器和第二半导体激光器一一对应连接；传输直波导的输出端与MZ干涉仪的输入上端连接，第一半导体激光器的输出端与MZ干涉仪的输入下端连接，MZ干涉仪的输出下端与半导体光放大器连接；第二半导体激光器、光强探测器、跨阻放大器、电平甄别器依次相连，电平甄别器与MZ干涉仪连接；第一半导体激光器和第二半导体激光器均用于接收一束光束并基于非线性动态特性输出光脉冲；光强探测器用于探测第二半导体激光器输出的光脉冲的光强并产生正比于光强的光电流信号，跨阻放大器用于将接收的光电流信号转换为电压信号；电平甄别器用于对其接收的电压信号进行阈值甄别且根据甄别结果输出0或1同时将甄别输出结果反馈给MZ干涉仪，MZ干涉仪基于电平甄别器的甄别输出结果将接收的光束以交叉状态或直通状态输出，半导体光放大器用于将接收的光信号能量放大六倍并将放大后的光信号传输至下一级数字信号产生单元。
2.根据权利要求1所述的一种光学模拟数字转换器，其特征在于，第一半导体激光器和第二半导体激光器的非线性动态特性关系为：
其中，Lout表示第一半导体激光器和第二半导体激光器输出的光脉冲强度，Lin表示第一半导体激光器和第二半导体激光器接收的光脉冲强度，Lm表示光学模拟数字转换器可接收最大模拟电压所对应的光强值。
3.根据权利要求1所述的一种光学模拟数字转换器，其特征在于，MZ干涉仪包括第一50:50分束器、干涉上臂、干涉下臂、第二50:50分束器和设置在干涉上臂或干涉下臂上的相位调制器，干涉上臂的两端分别连接第一50:50分束器的输出上端和第二50:50分束器的输入上端，干涉下臂的两端分别连接第一50:50分束器的输出下端和第二50:50分束器的输入下端；第一50:50分束器的输入上端与传输直波导的输出端连接，其输入下端与第一半导体激光器的输出端连接；第二50:50分束器的输出上端为无效输出端，其输出下端与半导体光放大器的输入端连接，相位调制器与电平甄别器连接。
4.根据权利要求1所述的一种光学模拟数字转换器，其特征在于，1×3分束器为1×3光纤分束器或1×3多模干涉仪或由三个Y型波导分束器级联组成。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种光学模拟数字转换器，其特征在于，第一半导体激光器和第二半导体激光器均包括衬底、第一反射单元、增益放大单元、可饱和吸收体单元和第二反射单元；第一反射单元、增益放大单元、可饱和吸收体单元和第二反射单元依次设置在衬底上；可饱和吸收体单元对输入的光束进行吸收调制，增益放大单元用于对吸收调制后的光束放大，第一反射单元用于反射增益放大后的光束，第二反射单元用于透射输入的光束以及增益放大后的光束。
6.根据权利要求5所述的一种光学模拟数字转换器，其特征在于，第一半导体激光器和第二半导体激光器均为垂直腔面发射激光器、分布式反馈激光器或分布式布拉格反射激光器中的一种。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202311651315.8A CN117614450A (zh) | 2023-12-05 | 2023-12-05 | 一种光学模拟数字转换器 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311651315.8A CN117614450A (zh) | 2023-12-05 | 2023-12-05 | 一种光学模拟数字转换器 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117809708A (zh) * | 2024-02-29 | 2024-04-02 | 浙江力积存储科技有限公司 | 存储阵列及提高存储阵列的数据读取准确度的方法 |
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2023
- 2023-12-05 CN CN202311651315.8A patent/CN117614450A/zh active Pending
Cited By (2)
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| CN117809708A (zh) * | 2024-02-29 | 2024-04-02 | 浙江力积存储科技有限公司 | 存储阵列及提高存储阵列的数据读取准确度的方法 |
| CN117809708B (zh) * | 2024-02-29 | 2024-05-07 | 浙江力积存储科技有限公司 | 存储阵列及提高存储阵列的数据读取准确度的方法 |
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