基于时间透镜的模拟信号处理的研究

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2、每巧皆：若心：独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工。据我所知作及取得的研究成果，除了文中特别加标注和致谢的地方外，也不包含，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我－同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。－霧作者签名：如曰期：处／左年＾月日＾论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁。本人授权电子科技大学可Ｗ将学位论文盘，允

3、许论文被查阅和借阅扫的描全部等或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）－作者签名：如东导师签名：马《＇曰期：如八年Ｓ月巧曰分类号密级注1UDC（题名和副题名）（作者姓名）指导教师（姓名、职称、单位名称）申请学位级别学科专业提交论文日期2016.4.08论文答辩日期2016.5.15学位授予单位和日期20166答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。ResearchofAnalogSignalProcessingbasedonTime-LensAMasterThesis

4、SubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:RadioPhysicsAuthor:YifanSuenSupervisor:Prof.ShaoqiuXiaoSchool:SchoolofPhysicalElectronics摘要摘要对于远程通信、生物、量子信息科学、原子分子物理等领域来说，能够对超快信号的快速处理和特征描述是一项至关重要的工作。电子信号处理系统通过使用超高密度的集成电路能够进行复杂的信号处理。随着通信速率量或数据处理量的急剧增大，对数字信号处理（DSP）和模数/数模（AD/DA）器件的性

5、能要求越来越高。但是由于超快信号的带宽太大，所要求的信号处理速度太高，这些电路在超快信号处理系统中将受到限制而失去优势。为解决这些问题，使用模拟方式来处理信号已经成为了一个新研究热点。在近几年中，广泛开展了很多基于时空对偶性原理的理论和实验的研究。目前，已经完成了很多基于时间透镜的超快信号处理的研究工作，如波形压缩、展宽、时频转换和时域隐身等。基于这样的背景，开展研究工作。本论文的内容如下：首先，对课题研究背景及意义和国内外研究现状做了基本介绍，这包括了超快信号处理的研究意义，和国内外对时间透镜的研究现状，最后还总结了本论文的主要工作。其次，对时间透镜技术进行理论性的概述，介绍了时空对偶

6、性原理和时间透镜原理，和其详细推导过程。对比空间透镜的不同成像模型，进行时域时间透镜的推导。包括时域Fraunhofer远场色散、时频变换和时域成像。此外，还给出了衡量时间透镜性能的重要参量。再次，对基于四波混频的时间透镜进行了详细的推导，给出了影响四波混频时间透镜的关键参数，并讨论了在不同模型下输入色散、输出色散和泵浦色散之间的相互关系，并进行数值仿真验证其正确性。包括时域展宽，时域压缩，时间反演，Fraunhofer时域放大和时域望远镜等。然后，提出了一个使用时间透镜阵列来物理上实现对超快啁啾脉冲进行短时傅里叶变换的方案，这使得我们可以得到脉冲的时频分布而不使用FFT算法。在我们的方

7、案中，短时傅立叶变换从被物理上实现。在本方案数值模型中，分别对受到二阶色散、三阶色散和自相位调制的脉冲进行检测，通过仿真进一步讨论时频分布方案的性能，得到了和短时傅里叶变换基本一致的结果。最后讨论了最优化的时域和频域分辨率的测量，并给出了在同一宽度的窗函数下，最优化色散模型所需采样率的大小。最后，进行了一个简单的基于非线性光纤的四波混频时间透镜实验。将7.1皮秒的脉冲展宽到了117皮秒，展宽倍数为16.5倍。由于非线性光纤四波混频的