[发明专利]超高速光脉冲抽样器

说明书

技术领域

本发明属于信息光电子技术领域，特别涉及一种超高速光脉冲抽样器。

背景技术

数字系统因在稳定性、抗干扰能力、处理精度等方面与模拟系统相比具有明显的优势，近年来取得了飞速的发展。作为模拟与数字系统接口的关键器件，模数转换器引起了人们越来越多的关注。然而，由于受限于时钟精度和器件材料，电的模数转换器在超宽带、超高速等先进系统中显得力不从心，因此对高速、高精度全光模数转换器的需求便与日俱增。

全光模数转换器涉及光学抽样、光学量化和光学编码三个基本单元，其中光学抽样是实现全光模数转换的第一步，直接决定着整个全光模数转换器的转换精度和处理速度。目前的光学抽样方法主要分为两类：一类是基于光纤、非线性晶体或半导体中的超快光学非线性效应，如2004年Oda等人报道的基于光纤中四波混频的全光抽样技术[Sho-ichiro Oda, Akihiro Maruta, Ken-ichi Kitayama, “All-optical quantization scheme based on fiber nonlinearity”, IEEE Photonics Technology, Letters, 2004, Vol16, No.2, pp:587-589]；另一类是基于半导体光放大器的开关效应，如2010年Yi Yang等人报道的基于半导体光放大器和马赫-增德尔干涉仪的全光抽样技术[Yi Yang, Jian Cui, Zheng Li, Zheng Zheng, “Waveform monitoring based on cascaded symmetric Mach-Zehnder interferometer”, 2010 Symposium on Photonics and Optoelectronic]。但是，上述方案由于精度、稳定度和时间分辨率有限，几乎无法对光脉冲进行高速抽样。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有光脉冲抽样器在精度、稳定度和时间分辨率上的不足，提出一种超高速光脉冲抽样器。

本发明的技术方案：

本发明提出一种超高速光脉冲抽样器，包括：锁模激光器、高非线性介质、波时分离单元、光强度调制器、电码型发生器、1×N光分束器、第一至第N光电探测器，所述各器件的连接如下：

锁模激光器的输出端口连接高非线性介质的一端，高非线性介质的另一端连接波时分离单元的输入端口；波时分离单元的输出端口连接光强度调制器的光输入端口，光强度调制器的光输出端口连接1×N光分束器的一字端口，光强度调制器的电输入端口连接电码型发生器的输出端口，1×N光分束器的第一到第N分支端口分别连接第一至第N光电探测器的输入端口；

波时分离单元由第一至第N基于微环谐振腔的波时延迟器构成，其器件的连接为：第一基于微环谐振腔的波时延迟器的第一端口作为波时分离单元的输入端口；第一基于微环谐振腔的波时延迟器的第二、第四端口分别连接第二基于微环谐振腔的波时延迟器的第一、第三端口，第二基于微环谐振腔的波时延迟器的第二、第四端口分别连接第三基于微环谐振腔的波时延迟器的第一、第三端口，……、第N-1基于微环谐振腔的波时延迟器的第二、第四端口分别连接第N基于微环谐振腔的波时延迟器的第一、第三端口；第N基于微环谐振腔的波时延迟器的第四端口作为波时分离单元的输出端口；

所述的第一至第N基于微环谐振腔的波时延迟器中第一至第N微环谐振腔的半径依次为R、2×R、3×R、……、N×R；第一至第N光延迟线的长度分别为L、2×L、3×L、……、N×L。

本发明提出的超高速光脉冲抽样器，其工作方式为：锁模激光器输出的超短光脉冲经高非线性介质光谱展宽形成宽谱光脉冲，然后利用波时分离单元中第一至第N基于微环谐振腔的波长分离作用和第一至第N光延迟线的时间分离作用，形成不同波长的光脉冲等间隔出现的光脉冲源，然后利用光强度调制器进行光强度调制，最后经1×N光分束器分离成对应各个波长的低速率光脉冲，由光电探测器检测输出。

本发明的有益效果具体如下：

本发明提出的一种超高速光脉冲抽样器，充分利用波时分离单元中第一至第N基于微环谐振腔的波长分离作用和第一至第N光延迟线的时间分离作用，形成不同波长的光脉冲等间隔出现的光脉冲源，并经1×N光分束器分离成对应各个波长的低速率光脉冲，由光电探测器检测输出，因此所提出的光脉冲抽样器可以在现有光电探测器检测速度不变的情况下，将光脉冲的总体抽样速度提高N倍，具有结构简单、成本低廉、控制方便等优点。