專利名稱：高速調制光發射器件非線性諧波特性的光量化器的制作方法
技術領域：
本發明涉及微波光子學領域，更具體的說是用于模數轉換的高速調制光發射器件非線性諧波特性的光量化器。
背景技術：
高速、高精度量化器是雷達、高性能計算、通信、高速儀器等領域必不可少的核心器件。隨著近年來信息技術的高速發展，傳統的依靠電子學技術的量化器盡管一直在發展， 但由于其受限于帶寬低、比較器判決模糊等因素的限制，發展的非常緩慢，很難滿足需求。 光量化器較傳統的電學量化器有具有分辨率高、采樣速率快、穩定性高、抗電磁干擾等有點，近幾年倍受關注。近年來提出了很多光量化器結構，例如采用零色散光纖與反常色散光纖對實現光量化，利用非平衡馬赫-曾德爾調制器與濾波器陣列等。本發明提供了一種基于高速調制光發射器件非線性諧波特性的光量化器。
發明內容
本發明的目的在于，提供一種高速調制光發射器件非線性諧波特性的光量化器， 其是利用高速調制光發射器件非線性諧波特性來實現一種用于高速、高精度模數轉換的光
里 4^ 1 ο為達到上述目的，本發明提供一種一種基于高速調制光發射器件非線性諧波特性的高速光量化器，包括一高速微波電信號源；一采樣光源，該采樣光源接收高速微波電信號源的信號；—強度調制器，該強度調制器的輸入端與采樣光源的輸出端連接；一高速光電探測器，該高速光電探測器的輸入端與強度調制器的輸出端連接；一待測模擬微波信號源，該待測模擬微波信號源向強度調制器發送信號；一線性電放大器，該線性電放大器接收高速光電探測器的信號；一高速調制光發射器件，該高速調制光發射器件接收線性電放大器的信號；一波導陣列光柵，該波導陣列光柵的輸入端與高速調制光發射器件的輸出端連接；一并行高速光探測陣列，該并行高速光探測陣列的輸入端與波導陣列光柵的輸出端連接。其中采樣光源是級聯的激光器與強度調制器，或是高速鎖模激光器，或是基于增益開關的高速脈沖激光器。其中強度調制器是一個高消光比的鈮酸鋰強度調制器，其帶寬不小于采樣光源的帶寬。其中高速光電探測器的帶寬不小于采樣光源的帶寬。其中待測模擬微波信號源所發射微波信號的帶寬不大于采樣光源2帶寬的一半。
其中線性電放大器的帶寬不小于采樣光源的帶寬。其中高速調制光發射器件為直接調制分布反饋模擬激光器，或是級聯的激光器與電吸收調制器，或是級聯的激光器與鈮酸鋰強度調制器，他們的帶寬不小于采樣光源的帶
覓ο其中波導陣列光柵的信道間隔與高速微波電信號源的帶寬相等。其中并行高速光探測器陣列是集成器件，或是分立器件，其單個探測器單元的帶寬不小于采樣光源的帶寬。本發明的有益效果是此光量化器除具有一般光量化器的分辨率高、采樣速率快和穩定性高等優點外，還具有結構簡單、線性度高，易于集成等優點。
為進一步說明本發明的技術內容，以下結合附圖對本發明作進一步說明，其中圖1是本發明“高速調制光發射器件非線性諧波特性的的光量化器”的結構框圖。圖2是高速調制光發射器件被微波信號調制后的輸出光譜示意圖。圖3是基于高速調制光發射器件非線性諧波特性的光量化器各階光譜光功率的變化規律和量化示意圖。
具體實施例方式本發明提供一種基于高速調制光發射器件非線性諧波特性的高速光量化器，包括一高速微波電信號源1 ；一采樣光源2，該采樣光源2是級聯的激光器與強度調制器，或是高速鎖模激光器，或是基于增益開關的高速脈沖激光器，該采樣光源2接收高速微波電信號源1的信號；一強度調制器3，該強度調制器3的輸入端通過保偏光纖與采樣光源2的輸出端連接，該強度調制器3是一個高消光比的鈮酸鋰強度調制器，其帶寬不小于采樣光源2的帶寬；一高速光電探測器4，該高速光電探測器4的輸入端與強度調制器3的輸出端連接，該高速光電探測器4的帶寬不小于采樣光源2的帶寬；一待測模擬微波信號源5，該待測模擬微波信號源5向強度調制器3發送信號，通過強度調制器3，對光脈沖序列進行強度調制，完成對該待測模擬微波信號源5輸出信號的采樣。該待測模擬微波信號源5所發射微波信號的帶寬不大于采樣光源2帶寬的一半；一線性電放大器6，該線性電放大器6接收高速光電探測器4的信號，通過調節該線性電放大器6的增益，調節輸入電脈沖序列的放大倍數。該線性電放大器6的帶寬不小于采樣光源2的帶寬；一高速調制光發射器件7，該高速調制光發射器件7接收線性電放大器6的信號， 該高速調制光發射器件7為直接調制分布反饋模擬激光器，或是級聯的激光器與電吸收調制器，或是級聯的激光器與鈮酸鋰強度調制器，他們的帶寬不小于采樣光源2的帶寬，當一個頻率為&微波信號調制到高速調制光發射器件7上時，輸出的光譜示意圖如圖2所示， 在光載波的兩端會出現士 1階，士2階，…士η階邊帶，出現邊帶功率與調制信號的功率正相關。不同階的調制邊帶的間隔頻率為fm;一波導陣列光柵8，該波導陣列光柵8的輸入端與高速調制光發射器件7的輸出端連接，該波導陣列光柵8的信道間隔與高速微波電信號源1的帶寬相等，當待測微波信號導致微波載波信號功率變化時，光載波被調制產生的各階邊帶光功率也隨之變化。選取-ι 至-4階邊帶為例，其功率隨信號功率的變化如圖3所示。選取一個功率點Pth作為判決功率。邊帶功率高于Pth則記為“1”，邊帶功率低于Pth則記為“0”。因此，當信號功率在小于 P1時，"I至-4階邊帶功率均低于判決功率，其編碼為(0000)。當信號功率在P1至P2之間時，-1階邊帶功率高于判決功率，而-2至-4階邊帶均低于判決功率，因此編碼為(1000)。 與此相同，信號功率在P2至&、P3至P4，和大于P4時，分別對應(1100)、(1110)、(1111)；一并行高速光探測陣列9，該并行高速光探測陣列9的輸入端與波導陣列光柵8的輸出端連接，該并行高速光探測器陣列9是集成器件，或是分立器件，其單個探測器單元的帶寬不小于采樣光源2的帶寬。微波信號經過該光量化器被采樣和量化，再經過判決和編碼，完成模擬到數字的轉換。以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種基于高速調制光發射器件非線性諧波特性的高速光量化器，包括 一高速微波電信號源；一采樣光源，該采樣光源接收高速微波電信號源的信號； 一強度調制器，該強度調制器的輸入端與采樣光源的輸出端連接； 一高速光電探測器，該高速光電探測器的輸入端與強度調制器的輸出端連接； 一待測模擬微波信號源，該待測模擬微波信號源向強度調制器發送信號； 一線性電放大器，該線性電放大器接收高速光電探測器的信號； 一高速調制光發射器件，該高速調制光發射器件接收線性電放大器的信號； 一波導陣列光柵，該波導陣列光柵的輸入端與高速調制光發射器件的輸出端連接； 一并行高速光探測陣列，該并行高速光探測陣列的輸入端與波導陣列光柵的輸出端連接。
2.根據權利要求1所述的基于高速調制光發射器件非線性諧波特性的光量化器，其中采樣光源是級聯的激光器與強度調制器，或是高速鎖模激光器，或是基于增 益開關的高速脈沖激光器。
3.根據權利要求1所述的基于高速調制光發射器件非線性諧波特性的光量化器，其中強度調制器是一個高消光比的鈮酸鋰強度調制器，其帶寬不小于采樣光源的帶寬。
4.根據權利要求1所述的基于高速調制光發射器件非線性諧波特性的光量化器，其中高速光電探測器的帶寬不小于采樣光源的帶寬。
5.根據權利要求1所述的基于高速調制光發射器件非線性諧波特性的光量化器，其中待測模擬微波信號源所發射微波信號的帶寬不大于采樣光源2帶寬的一半。
6.根據權利要求1所述的基于高速調制光發射器件非線性諧波特性的光量化器，其中線性電放大器的帶寬不小于采樣光源的帶寬。
7.根據權利要求1所述的基于高速調制光發射器件非線性諧波特性的光量化器，其中高速調制光發射器件為直接調制分布反饋模擬激光器，或是級聯的激光器與電吸收調制器，或是級聯的激光器與鈮酸鋰強度調制器，他們的帶寬不小于采樣光源的帶寬。
8.根據權利要求1所述的基于高速調制光發射器件非線性諧波特性的光量化器，其中波導陣列光柵的信道間隔與高速微波電信號源的帶寬相等。
9.根據權利要求1所述的基于高速調制光發射器件非線性諧波特性的光量化器，其中并行高速光探測器陣列是集成器件，或是分立器件，其單個探測器單元的帶寬不小于采樣光源的帶寬。
全文摘要
一種基于高速調制光發射器件非線性諧波特性的高速光量化器，包括一高速微波電信號源；一采樣光源，該采樣光源接收高速微波電信號源的信號；一強度調制器，該強度調制器的輸入端與采樣光源的輸出端連接；一高速光電探測器，該高速光電探測器的輸入端與強度調制器的輸出端連接；一待測模擬微波信號源，該待測模擬微波信號源向強度調制器發送信號；一線性電放大器，該線性電放大器接收高速光電探測器的信號；一高速調制光發射器件，該高速調制光發射器件接收線性電放大器的信號；一波導陣列光柵，該波導陣列光柵的輸入端與高速調制光發射器件的輸出端連接；一并行高速光探測陣列，該并行高速光探測陣列的輸入端與波導陣列光柵的輸出端連接。
文檔編號G02F1/35GK102436113SQ20111034344
公開日2012年5月2日 申請日期2011年11月3日 優先權日2011年11月3日
發明者劉建國, 王佳勝, 王禮賢, 祝寧華 申請人:中國科學院半導體研究所