基于光电振荡器的高速率光采样技术的研究

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1、天津大学硕士学位论文基于光电振荡器的高速率光采样技术的研究ResearchonHighRateOpticalSamplingBasedonOptoelectronicOscillator学科专业：信息与通信工程作者姓名：包文强指导教师：于晋龙天津大学电气自动化与信息工程学院二零一七年十一月摘要高速高精度的模数转换器（ADC）是当前高速数字信号处理领域亟待解决的关键技术之一。利用光采样技术，光子ADC能够突破传统电ADC的电子渡越时间不确定性和孔径抖动的制约，在保持ADC高精度的同时提高采样率。但是要高效高性能地实现光采样，高重复频率、低抖动的采样脉冲源技术和支持

2、大串并转换比的光采样技术至关重要。本论文的研究工作主要针对这两个方面展开。本论文通过对光窄脉冲源技术的研究与分析，提出了一种基于波长双环路光电振荡器（OEO）的光采样脉冲源的方案。与传统的采样脉冲源技术不同，基于OEO的采样脉冲源可以直接产生具有高重复频率，低相位噪声的微波信号。为了得到宽谱采样脉冲源，结合OEO与直调激光器和相调激光器，直接得到了10GHz的光采样脉冲。基于OEO的光采样脉冲源产生采样信号的稳定性和时间抖动不依赖于外界微波源，可以得到相位噪声远低于传统方法的采样时钟。最终实验产生了10GHz重复频率，195fs时间抖动，64.33dB边模抑制比

3、的光脉冲，其线宽为22ps，谱宽为0.8nm。在高速光串并转换技术的研究上，传统光串并转换对光脉冲的线宽和谱宽要求较高，本论文采用了基于时域傅里叶变换的采样方法。对光脉冲进行时域傅里叶变换，产生带有线性啁啾的采样脉冲，利用此脉冲对信号进行采样，信号不同时间点的幅度信息被调制到不同波长的采样脉冲上，通过滤出不同波长的采样脉冲，可以实现光采样与串并转换同时进行，达到高速实时采样。最终，利用基于波长双环OEO的脉冲源进行时域傅里叶变换的光采样技术，实现了对直流、10GHz正弦微波信号、2.5GHz方波信号的高速光采样，其采样速率为40GSa/s，串并转换比为4。关键词

4、：光电振荡器，光模数转换，光串并转换，光窄脉冲源，低时间抖动，时域傅里叶变换IABSTRACTHighspeedandhighprecisionanalog-to-digitalconverter(ADC)isoneofthekeytechnologiestobesolvedinthefieldofhigh-speeddigitalsignalprocessing.Byusingtheopticalsamplingtechnique,thephotonADCcanbreakthroughtherestrictionoftheelectronictransitti

5、meuncertaintyandaperturejitterofthetraditionalelectricADC.Meanwhile,itcanimprovethesamplingrateoftheADCwhilemaintainingthehighaccuracy.However,toachieveopticalsamplingwithhighefficiencyandhighperformance,highrepetitionratesamplingpulsesourcetechnologyandopticalserial-to-parallelconve

6、rsionwithlargeconversionratioareofgreatimportance.Throughtheresearchandanalysisofthenarrowpulsesource,aschemeofopticalsamplingpulsesourcebasedondualloopoptoelectronicoscillatorisproposedinthispaper.Differentfromtraditionalsamplingpulsesourcetechnology,samplingpulsesourcebasedonOEOcan

7、generatemicrowavesignalswithhighrepetitionrateandlowphasenoisedirectly.Inordertoobtainwidespectrumsamplingpulsesource,OEOanddirecttuninglaserandphasemodulationlaserarecombined,thenopticalsamplingpulseof10GHzisobtaineddirectly.Theexperimentalsystemhasnoexternalmicrowavesource,andthetr

8、ansientstabi