[发明专利]全光学的、相位灵敏的光信号采样法

权利要求书

1.一种用于评估光学输入信号S的完整电场，即幅值和相位，的光学采样安排，该光学输入信号通常包括光学编码的数据，该光学采样安排包括：

一个光源，该光源用于产生一个本地振荡器参考信号LO；

一个光学混合器，该光学混合器响应于该光学输入信号S以及该参考信号LO用于将所述S和LO信号进行结合并且由此产生至少两个复合输出信号，这些复合输出信号包括所述S和LO信号的复数域之和，而这些信号之间有一种已知的相位关系；

一个选通源，该选通源用于在一个预先确定的频率f_S下产生多个门控脉冲；

至少两个采样元件，每个采样元件响应于来自该光学混合器的该至少两个复合输出信号中的一个分离的信号并且具有受来自该选通源的多个门控脉冲控制的一种门控功能，用于将所施加的复合光信号转变成一个复合信号样本的系列，所述至少两个系列的复合信号样本各自的相对相位对于所述选通源的脉冲至脉冲相位变化而言是独立的并且不变的；

一个光电转换元件，该转换元件用于将来自该至少两个采样元件的该至少两个系列的复合信号样本转变成对应的电的样本流；以及

一个信号处理器，该信号处理器用于将这些电的样本流数字化并且从中提取出该光学输入信号S的电场的至少一个被采样版本的一种表示。

2.如权利要求1所述的光学采样安排，其中该光学混合器包括一个90°的光学混合器并且产生一组四个分离的复合输出信号，这些输出信号包括被定义为S+LO、S-LO、S+jLO以及S-jLO的复数域之和。

3.如权利要求1所述的光学采样安排，其中每个采样元件包括一个电光学采样元件。

4.如权利要求1所述的光学采样安排，其中每个采样元件包括一个光学采样元件。

5.如权利要求4所述的光学采样安排，其中每个光学采样元件包括一个非线性光学采样元件。

6.如权利要求5所述的光学采样安排，其中每个非线性光学采样元件使用了一种四波混合(FWM)过程来产生其复合信号样本的系列。

7.如权利要求6所述的光学采样安排，其中每个非线性光学采样元件包括一段高度非线性光纤(HNLF)用于提供该FWM功能。

8.如权利要求1所述的光学采样安排，其中该选通源产生了多个电子门控脉冲。

9.如权利要求1所述的光学采样安排，其中该选通源产生了多个光学门控脉冲。

10.如权利要求1所述的光学采样安排，其中该安排进一步包括介于该光学混合器与该至少两个采样元件之间的至少一个延迟元件，该延迟元件用于使将该至少两个复合输出信号的施加与它们对应的采样门同步。

11.如权利要求1所述的光学采样安排，其中该安排进一步包括：

一个置于该光学混合器与该至少两个采样门之间的偏振多路复用部件，该偏振多路复用部件用于将多对正交的复合输出信号插入到达一个相关的采样门的一个公共信号路径输入上，其中每个采样门被配置为进行这些对应的对的多个时间部分的时间交叉采样，每个被采样的对与该光学输入信号的多个公共时间部分相对应。

12.如权利要求1所述的光学采样安排，其中该光学输入信号S包括一对偏振多路复用、数据承载信号，并且该安排进一步包括：

一个偏振保持部件，该偏振保持部件置于输入到该光学混合器的光学输入信号S处以便将该偏振多路复用光学输入信号S分解成一对正交偏振分量，其中该光学混合器包括一对分离的、相位互异的光学混合器元件，它们各自响应于该光学输入信号S的这对正交偏振分量中的一个分离的分量。

13.如权利要求1所述的光学采样安排，其中这些门控脉冲是作为多个分离的输入被施加到该至少两个采样元件上。

14.如权利要求1所述的光学采样安排，其中这些门控脉冲是作为一个输入被施加到该光学混合器上。

15.如权利要求14所述的光学采样安排，其中这些门控脉冲是在该光学混合器的输入端处与该参考信号LO相耦合的。

16.如权利要求14所述的光学采样安排，其中这些门控脉冲是在该光学混合器的输入端处与该光学输入信号S相耦合的。

17.一种光学采样用于对光学输入信号的电场的表示进行测量的光学采样方法，该方法包括以下步骤：

将该光学输入信号与一个参考光信号在一个光学混合器中进行混合，以便产生该光信号的至少两个复本以及该参考光信号的同样数目的复本；

将这些复本组合成至少两个输出信号，其中，在每个输出信号中该光学输入信号分量与该参考信号分量之间的相对相位是不同的；

在一个预先确定的频率f_S下产生多个门控脉冲；

使用这些门控脉冲对该至少两个输出信号进行采样，以便产生同样数目的输出光样本脉冲调制的系列；

将该至少两个系列的输出光样本脉冲转换成同样数目的电的样本流；并且

对该至少两个电的样本流进行处理以便将所述样本流数字化并且从中提取出该光学输入信号的电场的至少一个被采样版本的一种表示。