基于時間拓展技術(shù)的高精度超短光脈沖抽樣器的制造方法
【專利摘要】基于時間拓展技術(shù)的高精度超短光脈沖抽樣器，適用于高速光信號處理和控制領(lǐng)域。待抽樣超短光脈沖（1）經(jīng)光開關(guān)（2）與光強度調(diào)制器（3）的調(diào)制端口（31）相連，構(gòu)成超短光脈沖輸入部分；光強度調(diào)制器（3）的輸入、輸出端口（32，33）分別經(jīng)光環(huán)形器（5，6）和啁啾光纖光柵（7，8）與超連續(xù)譜光源（4）和2×2光耦合器（9）的端口（91）相連，構(gòu)成時間拓展部分；2×2光耦合器（9）的端口（94）和控制光源（12）連接波分復(fù)用器（11）的兩個輸入端口，其端口（93）經(jīng)光纖（10）與波分復(fù)用器（11）的輸出端口相連，構(gòu)成光抽樣控制部分；其端口（92）經(jīng)光帶通濾波器（13）與光數(shù)字示波器（14）相連，構(gòu)成光抽樣信號輸出部分。
【專利說明】基于時間拓展技術(shù)的高精度超短光脈沖抽樣器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于信息光電子技術(shù)，適用于高速光信號處理和控制領(lǐng)域，特別涉及一種高精度超短光脈沖抽樣器。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)字系統(tǒng)因在穩(wěn)定性、抗干擾能力、處理精度等方面與模擬系統(tǒng)相比具有明顯的優(yōu)勢，近年來取得了飛速的發(fā)展。作為模擬與數(shù)字系統(tǒng)接口的關(guān)鍵器件，模數(shù)轉(zhuǎn)換器引起了人們越來越多的關(guān)注。然而，由于受限于時鐘精度和器件材料，電的模數(shù)轉(zhuǎn)換器在超寬帶、超高速等先進(jìn)系統(tǒng)中顯得力不從心，因此對高速、高精度全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器的需求便與日俱
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[0003]全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器涉及光學(xué)抽樣、光學(xué)量化和光學(xué)編碼三個基本單元，其中光學(xué)抽樣是實現(xiàn)全光模數(shù)轉(zhuǎn)換的第一步，直接決定著整個全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度和處理速度。目前的光學(xué)抽樣方法主要分為兩類:一類是基于光纖、非線性晶體或半導(dǎo)體中的超快光學(xué)非線性效應(yīng)，如2004年Oda等人報道的基于光纖中四波混頻的全光抽樣技術(shù)[Sho-1chiro Oda, Akihiro Maruta, Ken-1chi Kitayama, ^All-optical quantizationscheme based on fiber nonlinearity，，，IEEE Photonics Technology, Letters, 2004,Voll6, N0.2, pp:587-589]; 另一類是基于半導(dǎo)體光放大器的開關(guān)效應(yīng)，如2010年Yi Yang等人報道的基于半導(dǎo)體光放大器和馬赫-增德爾干涉儀的全光抽樣技術(shù)[Yi Yang, JianCui, Zheng Li, Zheng Zheng, “Waveform monitoring based on cascaded symmetricMach-Zehnder interferometer，，，2010 Symposium on Photonics and Optoelectronic]。但是，上述方案由于精度、穩(wěn)定度和時間分辨率有限，無法實現(xiàn)對具有超快動態(tài)特征的超短光脈沖進(jìn)行抽樣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有超短光脈沖抽樣器在精度、穩(wěn)定度和時間分辨率上的不足，提出一種基于時間拓展技術(shù)的高精度超短光脈沖抽樣器。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案:
本發(fā)明提出一種基于時間拓展技術(shù)的高精度超短光脈沖抽樣器，構(gòu)成該器件各部分的連接:
待抽樣超短光脈沖I經(jīng)光開關(guān)2與光強度調(diào)制器3的調(diào)制端口 31相連，構(gòu)成超短光脈沖輸入部分。
[0006]超連續(xù)譜光源4的輸出端口連接光環(huán)形器5的第一接口 51，光環(huán)形器5的第二接口 52連接啁啾光纖光柵7，光環(huán)形器5的第三接口 53連接光強度調(diào)制器3的輸入端口 32，光強度調(diào)制器3的輸出端口 33連接光環(huán)形器6的第一接口 61，光環(huán)形器6的第二接口 62連接啁啾光纖光柵8，光環(huán)形器6的第三接口 63連接2X2光耦合器9的端口 91，構(gòu)成時間拓展部分。[0007]2X2光稱合器9的端口 94連接光波分復(fù)用器11的一個輸入端口，光波分復(fù)用器11的另一輸入端口連接控制光源12,光波分復(fù)用器11的輸出端口連接光纖10的一端,光纖10的另一端連接2X2光耦合器9的端口 93，2X2光耦合器9的端口 92與光帶通濾波器13相連,構(gòu)成光抽樣控制部分。
[0008]光帶通濾波器13與光數(shù)字不波器14相連,構(gòu)成光抽樣信號輸出部分。
[0009]超短光脈沖輸入部分、時間拓展部分、光抽樣控制部分、光抽樣信號輸出部分構(gòu)成基于時間拓展技術(shù)的高精度超短光脈沖抽樣器。
[0010]本發(fā)明提出的基于時間拓展技術(shù)的高精度超短光脈沖抽樣器，其工作方式為:超短光脈沖經(jīng)光強度調(diào)制器，將時間域信號映射到經(jīng)第一個啁啾光纖光柵色散后的超連續(xù)譜光源的波長域，再利用第二個啁啾光纖光柵的色散效應(yīng)進(jìn)行時間域拓展，然后時間拓展輸出的光脈沖在控制光源的作用下被抽樣，所得的光抽樣信號經(jīng)光帶通濾波器濾波，最后由光數(shù)字示波器顯示和輸出。
[0011]本發(fā)明的有益效果具體如下:
本發(fā)明提出的基于時間拓展技術(shù)的高精度超短光脈沖抽樣器，充分利用啁啾光纖光柵的高色散和時間域到波長域的映射效應(yīng)，將超短光脈沖進(jìn)行時間拓展，并在控制光源的作用下進(jìn)行抽樣，使得該超短光脈沖抽樣器在穩(wěn)定度、精度和時間分辨率方面大大提高，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、控制方便的優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1米用啁啾光纖光柵的基于時間拓展技術(shù)的高精度超短光脈沖抽樣器。
[0013]圖2采用高色散光纖的基于時間拓展技術(shù)的高精度超短光脈沖抽樣器。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0015]實施方式一
如圖1，米用啁啾光纖光柵的基于時間拓展技術(shù)的高精度超短光脈沖抽樣器，構(gòu)成該器件各部分的連接:
待抽樣超短光脈沖I通過光開關(guān)2與光強度調(diào)制器3的調(diào)制端口 31相連，構(gòu)成超短光脈沖輸入部分。
[0016]超連續(xù)譜光源4的輸出端口連接光環(huán)形器5的第一接口 51，光環(huán)形器5的第二接口 52連接啁啾光纖光柵7，光環(huán)形器5的第三接口 53連接光強度調(diào)制器3的輸入端口 32，光強度調(diào)制器3的輸出端口 33連接光環(huán)形器6的第一接口 61，光環(huán)形器6的第二接口 62連接啁啾光纖光柵8，光環(huán)形器6的第三接口 63連接2X2光耦合器9的端口 91，構(gòu)成時間拓展部分。
[0017]2X2光稱合器9的端口 94連接光波分復(fù)用器11的一個輸入端口，光波分復(fù)用器11的另一輸入端口連接控制光源12,光波分復(fù)用器11的輸出端口連接光纖10的一端,光纖10的另一端連接2X2光耦合器9的端口 93，2X2光耦合器9的端口 92與光帶通濾波器13相連,構(gòu)成光抽樣控制部分。
[0018]光帶通濾波器13與光數(shù)字不波器14相連,構(gòu)成光抽樣信號輸出部分。[0019]超短光脈沖輸入部分、時間拓展部分、光抽樣控制部分、光抽樣信號輸出部分構(gòu)成基于時間拓展技術(shù)的高精度超短光脈沖抽樣器。
[0020]所述的啁啾光纖光柵7的啁啾系數(shù)Cl和啁啾光纖光柵8的啁啾系數(shù)C2，應(yīng)滿足C1XC2>0。
[0021]實施方式二
如圖2，采用高色散光纖的基于時間拓展技術(shù)的高精度超短光脈沖抽樣器，構(gòu)成該器件各部分的連接:
待抽樣超短光脈沖I經(jīng)光開關(guān)2與光強度調(diào)制器3的調(diào)制端口 31相連，構(gòu)成超短光脈沖輸入部分。
[0022]超連續(xù)譜光源4的輸出端口連接高色散光纖41的一端，高色散光纖41的另一端連接光強度調(diào)制器3的輸入端口 32，光強度調(diào)制器3的輸出端口 33連接高色散光纖42的一端，高色散光纖42的另一端連接2X2光稱合器9的端口 91,構(gòu)成時間拓展部分。
[0023]2X2光耦合器9的端口 94連接光波分復(fù)用器11的一個輸入端口，光波分復(fù)用器
11的另一輸入端口連接控制光源12,光波分復(fù)用器11的輸出端口連接光纖10的一端,光纖10的另一端與2X2光耦合器9的端口 93相連，2X2光耦合器9的端口 92與光帶通濾波器13相連,構(gòu)成光抽樣控制部分。
[0024]光帶通濾波器13與光數(shù)字不波器14相連,構(gòu)成光抽樣信號輸出部分。
[0025]超短光脈沖輸入部分、時間拓展部分、光抽樣控制部分、光抽樣信號輸出部分構(gòu)成基于時間拓展技術(shù)的高精度超短光脈沖抽樣器。
[0026]所述的高色散光纖41的色散系數(shù)Dl和高色散光纖42的色散系數(shù)D2，應(yīng)滿足D1XD2>0。
[0027]實施方式中，所述的超連續(xù)譜光源4為摻鉺光纖放大器或LED或其它任何波長范圍在光纖低損耗窗口的寬譜光源。所述的控制光源12為具有時鐘特征的脈沖光源。所述的光纖10為高非線性光纖。
【權(quán)利要求】
1.基于時間拓展技術(shù)的高精度超短光脈沖抽樣器，其特征在于，構(gòu)成該器件各部分的連接: 待抽樣超短光脈沖(I)經(jīng)光開關(guān)(2)與光強度調(diào)制器(3)的調(diào)制端口(31)相連，構(gòu)成超短光脈沖輸入部分； 超連續(xù)譜光源(4)的輸出端口連接光環(huán)形器(5)的第一接口(51)，光環(huán)形器(5)的第二接口( 52)連接啁啾光纖光柵(7)，光環(huán)形器(5)的第三接口( 53)連接光強度調(diào)制器(3)的輸入端口(32)，光強度調(diào)制器(3)的輸出端口(33)連接光環(huán)形器(6)的第一接口(61)，光環(huán)形器(6)的第二接口(62)連接啁啾光纖光柵(8)，光環(huán)形器(6)的第三接口(63)連接2X2光耦合器(9 )的端口( 91 )，構(gòu)成時間拓展部分； 2X2光稱合器(9)的端口(94)連接光波分復(fù)用器(11)的一個輸入端口，光波分復(fù)用器(11)的另一輸入端口連接控制光源(12)，光波分復(fù)用器(11)的輸出端口連接光纖(10)的一端，光纖(10 )的另一端連接2X2光耦合器(9 )的端口( 93 )，2 X 2光耦合器(9 )的端口(92)與光帶通濾波器(13)相連,構(gòu)成光抽樣控制部分； 光帶通濾波器(13)與光數(shù)字波器(14)相連,構(gòu)成光抽樣信號輸出部分； 超短光脈沖輸入部分、時間拓展部分、光抽樣控制部分、光抽樣信號輸出部分構(gòu)成基于時間拓展技術(shù)的高精度超短光脈沖抽樣器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時間拓展技術(shù)的高精度超短光脈沖抽樣器，其特征在于，所述的啁啾光纖光柵(7)的啁啾系數(shù)Cl和啁啾光纖光柵(8)的啁啾系數(shù)C2，應(yīng)滿足C1XC2>0。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時間拓展技術(shù)的高精度超短光脈沖抽樣器，其特征在于，所述的啁啾光纖光柵(7)和啁啾光纖光柵(8)，可由高色散光纖或其它色散器件來代替。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時間拓展技術(shù)的高精度超短光脈沖抽樣器，其特征在于，超連續(xù)譜光源(4)為摻鉺光纖放大器或LED或其它任何波長范圍在光纖低損耗窗口的寬譜光源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時間拓展技術(shù)的高精度超短光脈沖抽樣器，其特征在于，控制光源(12)為具有時鐘特征的脈沖光源。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時間拓展技術(shù)的高精度超短光脈沖抽樣器，其特征在于，光纖(10)為高非線性光纖。
【文檔編號】G02F7/00GK103631063SQ201310075028
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年3月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月8日
【發(fā)明者】董小偉, 王志軍, 劉文楷 申請人:北方工業(yè)大學(xué)