采樣率按2的任意冪次可重構的光學模數轉換裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光信息處理技術領域，具體是一種采樣率按2的任意冪次可重構的光學模數轉換裝置。
【背景技術】
[0002]光學模數轉換技術(PADC)利用光子學的高速、寬帶的特點實現對高速信號的采集和處理，具有高采樣率、大帶寬、無電子瓶頸以及便于并行處理等優(yōu)點，是一種實現超高速模數轉換系統的有效途徑。目前已提出多種光模數轉換技術方案，包括光學輔助的模數轉換器、光采樣電量化的模數轉換器，電采樣光量化的模數轉換器，及全光模數轉換器。其中，光采樣電量化的模數轉換器能同時利用光子學的大帶寬、高精度以及成熟的電量化技術等優(yōu)點，成為目前光電子領域的一大研究熱門。目前，其兩個主要發(fā)展方向分別是超高采樣率與超高精度。對于前者，為得到超高采樣率，光采樣電量化的模數轉換器一般采取多通道化復用技術，如基于波分復用的方案(T.R.Clark, J.U.Kangand R.D.Esman, “Performance of a time and wavelength interleaved photonicsampler for analog-digital convers1n,，，IEEE Photon.Tech.Lett., vol.11, 1168 ~1169，1999)，和基于時分復用技術的方案(A.Yariv and R.G.M.P.Koumans et al., “Timeinterleaved optical sampling for ultra-high speed A/D convers1n,，，ElectronicsLetters, 34(21):2012-2013, 1998)?；诙嗤ǖ缽陀玫墓饽缔D換方案的性能很大程度上取決于通道匹配程度，因此通道匹配的標定非常重要(鄒衛(wèi)文，楊光，張華杰，陳建平.超高速光采樣時鐘的多通道失配測量方法及測量補償裝置:中國，CN201410567490.3，2014)。
[0003]然而在另一方面，實際應用當中對于不同頻段的模擬輸入信號，一般需要不同采樣率的模數轉換器，傳統的模數轉換裝置均為固定采樣頻率，對于過高或過低的輸入頻率容易造成性能不足或性能浪費，這就對光模數轉換中光采樣率的可重構性提出了要求。在多通道復用的模數轉換方案中，為實現光采樣率的可重構性，一般會通過改變復用通道數來改變重頻倍增數，進而改變總光采樣率。然而，復用通道數的改變往往會導致通道匹配的破壞，對通道進行重新標定和匹配又會造成重構響應速率的下降。因此，為了保證光模數轉換系統的性能及重構響應速率，需要提出一種在不破壞通道匹配精度的前提下實現采樣率可重構的光模數轉換方案。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對上述現有技術的不足，提出一種采樣率按2的任意冪次可重構的光學模數轉換裝置，采用具有高穩(wěn)定性的被動鎖模脈沖激光器作為系統光時鐘，使用基于多通道復用技術的重頻倍增模塊，有效地獲取高速率光時鐘信號。該裝置中通過其中的開關裝置改變重頻倍增模塊以及后端并行光電轉換、量化模塊中的通道數，實現了光采樣率倍增數按2k，其中k = 0，1，2，…，N的可重構性，其延時和幅度匹配一經標定，無須再次調節(jié)，在通道切換時保障了通道匹配精度不變，并由開關裝置的快速響應保證了系統在工作狀態(tài)之間的切換速度。此外，該裝置通過超寬帶電光調制器(或電光采樣門)，實現對電信號的高速率光采樣，并通過并行光電轉換、并行電量化和并行數據處理，最終實現高速率的光學模數轉換。
[0005]本發(fā)明的技術方案如下:
[0006]所述的高速率脈沖激光器用于產生具有高穩(wěn)定性的光采樣時鐘，可采用但不限于被動鎖模光纖激光器以及多激光器合成等方法實現。
[0007]所述的可重構重復頻率倍增模塊用于產生多通道但時間按照規(guī)定間隔的光采樣時鐘，其實現方式包括但不限于波分解復用技術和時分復用技術。該模塊在復用通道中接入開關裝置，可通過開關裝置狀態(tài)控制波分復用通道數目，進一步實現光采樣率的可重構。
[0008]所述的電光信號米樣模塊利用大帶寬電光調制器實現對高速電信號的米樣，電光采樣門輸出為攜帶被采樣信號信息的光脈沖序列，可以為幅度調制，也可以為相位調制等電光米樣方式。
[0009]所述的可重構信號量化及重建模塊包括可重構解復用模塊，可重構并行光電轉換模塊、可重構并行電量化模塊以及可重構并行數據處理模塊。
[0010]所述的可重構解復用模塊在通道中接入開關裝置，其工作狀態(tài)與時鐘產生模塊對應通道保持一致。
[0011]所述的開關裝置用于控制系統復用通道數，其接入位置和實現方式不限于可重構重復頻率倍增模塊、可重構解復用模塊中通過光開關實現，以及可重構并行電量化模塊、可重構并行數據處理模塊中通過電子電路和計算機軟件實現。
[0012]所述的可重構并行光電轉換模塊包含多個輸入通道，每個輸入通道上都有一個光電探測器(ro)，用于將光信號轉換成電信號。
[0013]所述的光電探測器可以采用但不限于PIN管或APD管。
[0014]所述的可重構并行電量化模塊包含與可重構并行光電轉換模塊一樣的通道數，每一個輸入通道對應解復用模塊的一個輸出通道。每個并行電量化模塊的輸入通道上都有一個電模數轉換器(EADC)，用于將模擬信號量化成數字信號。
[0015]所述的可重構并行數據處理模塊包含與可重構并行光電轉換模塊通道數相同的輸入端口，所有端口中的數據最終輸入數據處理單元，用于將多路電ADC輸入校正和復合成最終的數字信號。
[0016]所述的數據處理單元可以采用但不限于FPGA或者DSP。
[0017]所述的工作狀態(tài)控制模塊通過控制開關裝置狀態(tài)對系統中波分復用通道數進行控制，進一步控制其系統光采樣率，其實現方式包括但不限于模擬信號處理電路、數字信號處理器或計算機軟件。
[0018]基于以上技術特點，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0019]1、基于多通道復用技術，通過光脈沖復用通道數的可重構性實現光采樣率的可重構