[发明专利]一种基于多项式拟合的全光采样的线性度和转换效率计算方法

说明书

技术领域

本发明属于全光信号处理领域，它特别涉及全光采样系统的线性度和转换效率计算方法。

背景技术

全光采样是一种全光信号变换技术，其利用被采样模拟信号光对采样脉冲光的调制作用，获得强度被调制的采样光输出，实现对模拟光信息的实时获取和测量。如图1所示，在全光采样系统的端口1输入高重复频率、等幅度的采样脉冲，同时在端口2输入被采样模拟信号光，在端口3可获得强度随着模拟信号光变化的采样脉冲输出。全光采样技术可用于高速信号变换和处理系统，其在现代全光通信网中光信号测量及质量监测具有很好的应用前景。

理想的全光采样系统应该是高效率的线性系统，即输出采样脉冲的峰值功率与模拟信号光功率呈线性变化关系，但是实际采样过程都存在非线性引起的失真。在衡量采样系统方面，线性度和转换效率是两个非常重要的指标。目前还没有专门针对全光采样指标的计算方法，可以作为参考的是GB/T7665-2005《传感器通用术语》和GB/T18459-2001《传感器主要静态性能指标计算方法》定义的线性度和转换效率概念。根据这两个标准，线性度通过对传输曲线进行最小二乘直线拟合，用传输曲线偏离直线的程度来表征。根据拟合直线方法的不同，有独立线性度、基于零的线性度和终端或端点线性度。而转换效率一般是用拟合直线的斜率来表示。根据公开发表的文献，例如ShimJ，LiuB，PiprekJ等(见文献ShimJ，LiuB，PiprekJ and Bowers J E.Nonlinear properties of traveling-wave electroabsorption modulator.IEEEPhotonics Technology Letters，2004，16(4)：1035-1037.)提出利用快速傅立叶变换方法分析不同电注入功率下输出光信号的谐波分量，实现了对电光模拟调制的非线性特性分析。基于傅立叶变换的谐波分析方法被广泛用于信号分析，对于信号失真分辨率较高。

利用直线拟合传输曲线的方法得到的是传输曲线本身的线性度，并不是真止的传感系统或者采样系统的线性度，因此直线拟合方法存在局限性和不足；傅立叶变换法利用傅立叶卷积运算对比分析输入信号和输出信号的频谱，由于输出采样脉冲含有脉冲本身和幅度包络的两种频谱成份，需要剔除脉冲本身频谱，才能得到输入模拟信号与输出脉冲包络的频谱对比，这种方法分析结果准确，但是测量或者计算过程非常繁琐，且仪器成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种全光采样线性度和转换效率的计算方法，它利用采样传输曲线的最小二乘拟合多项式函数来表征全光采样系统，通过多项式函数代换和三角函数积化和差变换，计算得到采样谐波失真和转换效率，完成全光采样的线性度和转换效率全面表征。

为了方便地描述本发明内容，首先做术语定义：

定义1最小二乘多项式拟合

假设给定数据点(x_i，y_i)(i＝1，2，…，n)，Φ为所有次数不超过m(m≤n)的多项式构成的函数类，现求一y=f(x)=Σk=0makxk∈Φ,]]>使得