[发明专利]一种基于脉冲处理的高速光子模数转换方法及系统

权利要求书

1.一种基于脉冲处理的高速光子模数转换方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.锁模激光器产生超短光脉冲，超短光脉冲进入工作在线性区域的马赫-曾德尔调制器后，对信号发生器产生的射频信号完成线性光采样；

S2.步骤S1采样后的信号在可编程光谱整形器中进行频谱整形，输出频谱间隔一致、功率加权且时域上重叠的多波长脉冲；

S3.步骤S2输出的多波长脉冲经过单模色散光纤后发生脉冲走离，不同波段的脉冲在时域上产生不同的延时而均匀展开；

S4.时域上分离的采样脉冲经过光电探测器转换为电信号，与比较器设置的阈值电平相比较而产生数字量化信号。

2.根据权利要求1所述的一种基于脉冲处理的高速光子模数转换方法，其特征在于，步骤S1中，锁模激光器产生的超短光脉冲的重复时间为Δt，信号发生器产生的射频信号为V_s(t)。

3.根据权利要求2所述的一种基于脉冲处理的高速光子模数转换方法，其特征在于，步骤S1中，锁模激光器产生的超短光脉冲与信号发生器产生的射频信号在马赫-曾德尔调制器中进行光学采样，马赫-曾德尔调制器输出的光强度I_oⁱ的表达式为：

其中，N表示多波长脉冲的波长个数，I_i代表第i个波长对应的光强，i＝1,2,...,N，V_π代表马赫-曾德尔调制器的半波电压，V_bias代表直流偏置电压。

4.根据权利要求3所述的一种基于脉冲处理的高速光子模数转换方法，其特征在于，步骤S1中，马赫-曾德尔调制器工作在线性区域，即正交偏置点；调制器输出光强表示为：

其中，k_p是与强度调制系数相关的常数。

5.根据权利要求4所述的一种基于脉冲处理的高速光子模数转换方法，其特征在于，步骤S2中，所述时域上重叠的加权多波长脉冲，其频谱间隔一致，且相应功率加权比为：

P₁:P₂:...:P_N＝2^N-1:2^N-2:...:1。

6.根据权利要求5所述的一种基于脉冲处理的高速光子模数转换方法，其特征在于，步骤S3中，多波长脉冲经过一段单模色散光纤，不同波段的脉冲产生不同延时从时域上分离开，其中延时为：

Δτ＝DLΔλ

其中，Δτ代表相邻波长脉冲的延时差，D代表单模色散光纤的色散系数，L代表光纤长度，Δλ代表相邻波长间隔。

7.根据权利要求6所述的一种基于脉冲处理的高速光子模数转换方法，其特征在于，步骤S4中，所述比较器的阈值设置为：

其中，代表第一个量化步长边界值，I_o¹代表最大光功率对应的光脉冲的光强。

8.一种基于脉冲处理的高速光子模数转换系统，其特征在于，包括锁模激光器、马赫-曾德尔调制器、信号发生器、可编程光谱整形器、单模色散光纤、光电探测器及比较器；锁模激光器的输出端口与马赫-曾德尔调制器的输入端口连接，信号发生器与马赫-曾德尔调制器的射频端口连接，马赫-曾德尔调制器的输出端口与可编程光谱整形器的输入端口连接，可编程光谱整形器的输出端口与单模色散光纤的输入端口连接，单模色散光纤的输出端口与光电探测器的输入端口相连，光电探测器的输出端口与比较器连接。

9.根据权利要求8所述的一种基于脉冲处理的高速光子模数转换系统，其特征在于，所述锁模激光器产生的超短光脉冲的重复时间为Δt，信号发生器产生的射频信号为V_s(t)。

10.根据权利要求9所述的一种基于脉冲处理的高速光子模数转换系统，其特征在于，所述锁模激光器产生的超短光脉冲与信号发生器产生的射频信号在马赫-曾德尔调制器中进行光学采样，马赫-曾德尔调制器输出的光强度I_oⁱ的表达式为：

其中，N表示多波长脉冲的波长个数，I_i代表第i个波长对应的光强，i＝1,2,...,N，V_π代表马赫-曾德尔调制器的半波电压，V_bias代表直流偏置电压。