基于相移光量化的全光模数转换技术研究

摘要

目前的电子模数转换技术由于电子瓶颈的存在，已经成为限制数字信号处理系统带宽进一步提高的重要因素。然而，高速全光技术的模数转换器(ADC)由于具有电子ADC无法比拟的优点，使得其越来越受到人们的广泛专注并成为高转换率、高比特精度ADC的发展趋势。
　　本文在国家自然科学基金项目“宽带全光模数转换技术的研究”资助下，主要对基于相移光量化原理的全光模数转换技术进行了系统深入的研究。对线性相位调制，偏振调制，基于双折射实现的相移光量化分别进行了分析及研究，并在此基础上利用调制器及相移器件来实现全光模数转换功能。主要研究重点是给出了马赫-曾德尔调制器(MZM)及偏振调制器(PolM)的传输函数，对用于相移量化的各通道之间的固定相移差进行分析并提出实现方案。进而在此基础上分析下一步的研究方向以及优化方法。最后对所提出的全光模数转换系统进行仿真分析和实验验证。本文的主要工作如下:
　　1)深入调研了电域ADC的结构与发展局限和光域ADC的研究进展，阐述了光域ADC的发展优势及研究背景和研究意义。
　　2)简要介绍了几种光域ADC的基本原理、关键技术和性能指标，重点研究了基于相移光量化原理的ADC技术，分析研究了产生相邻通道固定相位差的实现方法。
　　3)详细阐述了几种基于相移光量化的全光模数转换器结构，分析了MZM及PolM的结构及调制原理特性。接着，指出了相位调制型的全光模数转换器的关键问题，并在对此问题的分析研究上增加或改进了相移模块。在此基础上分别利用双驱马赫-曾德尔调制器(DeMZM)和PolM提出了两种基于相移光量化的全光模数转换技术实现方案，并对结果进行理论分析和实验验证。同时对全光型ADC的信噪比(SNR)进行了研究。
　　仿真及实验结果表明:调制器和相移器件的使用能成功实现全光模数转换功能，并在一些方面具有优势，是光学模数转换器的一个发展方向。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 研究背景

1．2 光学ADC的研究进展

1．2．1 光电混合模数转换

1．2．2 全光模数转换

1．3 全光模数转换的研究意义

1．4 本文的选题目的和主要研究内容

2 全光模数转换器的概述

2．1 全光模数转换基本原理

2．2 采样光脉冲

2．2．1 时间抖动

2．2．2 幅度抖动

2．2．3 脉冲宽度误差

2．3 相移光量化

2．3．1 相移光量化基本原理

2．3．2 相移光量化的编码

2．3．3 移相偏差的影响

2．4 本章小结

3 全光模数转换系统结构分析

3．1 晶体的电光效应

3．1．1 克尔效应

3．1．2 泡克耳斯效应

3．2 双驱马赫-曾德尔调制器

3．3 保偏光纤的偏振特性

3．4 偏振调制器(PoIM)

3．5 本章小结

4 利用调制器基于相移光量化的全光ADC

4．1 基于双驱M-Z型调制器的全光模数转换结构

4．1．1 模型的建立

4．1．2 具体实现

4．2 基于偏振调制器的全光模数转换

4．2．1 原理说明

4．2．2 数值仿真分析

4．2．3 实验验证分析

4．3 本章小结

5 结论及展望

5．1 本文所做主要工作

5．2 后续工作的前景展望

参考文献

作者简历

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