时间波长交织光采样脉冲序列的产生与分析

摘要

随着科学研究的不断发展，需要研究和处理的模拟信号带宽不断提高，电子模拟数字转换器的性能难以满足需求。近年来，光学模拟数字转换器概念的提出，给模拟数字转换器的发展带来了新的希望和机遇。利用光纤通信技术带宽大，损耗小，传输距离长，抗干扰能力强，光信号复用灵活等优点，可以把光纤技术应用在模拟数字转换器上，提高模拟数字转换器的采样带宽。本文对光学模拟数字转换系统中产生时间波长交织光采样脉冲序列的整体方案、制作工艺等进行研究，主要内容包括：详细论述了时间波长交织光采样产生系统的整体结构设计和优化过程。对多种可能的系统结构进行了较细致的仿真分析和理论研究。在此基础上，确定了先波分复用后时分复用的整体系统结构，避免了飞秒光脉冲在不同长度光纤延迟线中的展宽问题，在波分复用结构中采用法拉第旋转镜，改了善系统的偏振敏感性。对飞秒脉冲谱分割过程进行了较深入的仿真分析和实验研究。分析了谱分割的波分复用器信道间隔、光脉冲宽度及采样率之间的关系。经过比较分析，确定实验系统采用的波分复用器的信道间隔（200GHz），既能保证谱分割之后，光脉冲的脉冲宽度足够小，同时也能保证从宽谱光源切割出足够多的波长。详细描述了通过精密反射仪和高速示波器制作补偿光纤和精密光纤延迟线的过程。制作完成了一个4波长波分复用延迟系统，输出了4波长的时间波长交织光脉冲序列。对基于3×3耦合器的54倍光时分复用系统各级延迟线的参数进行了设计计算，协助同组同学成功实现了一个基于3×3耦合器的54倍光时分复用。完成了54倍光时分复用系统和4波长波分复用延迟系统的结合，给出了7.81G sample/s的时间波长交织光采样脉冲序列的实验结果。