[发明专利]基于四波混频效应的光量化器

说明书

技术领域

本发明涉及微波光子学领域，更具体的说是用于模数转换的光量化器。

背景技术

高速、高精度量化器在高速通信、实时监测、雷达信号处理、图像处理以及空间通信等领域有着广泛的应用，是信息处理领域必不可少的核心器件。随着近年来信息技术的高速发展，传统的依靠电子学技术的量化器虽然有一定发展，但由于受到电子迁移率的限制，遭遇了电子瓶颈，限制了其性能的进一步提高，难以满足需求。而基于超导材料的量化器要求低温的工作环境，限制了其应用范围。光量化器较传统的电学量化器有具有分辨率高、采样速率快、稳定性高、抗电磁干扰等有点，近几年倍受关注。近年来提出了很多光量化器结构，例如：采用零色散光纤与反常色散光纤对实现光量化，利用非平衡马赫-曾德尔调制器与滤波器阵列等。本发明提供了一种基于四波混频效应的光量化器。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于四波混频效应的高速光量化器，其是基于四波混频效应来实现一种用于高速、高精度模数转换的光量化器。

为达到上述目的，本发明提供一种基于四波混频效应的高速光量化器，包括：

一第一光泵浦源、一第二光泵浦源和一采样光源；

一高速微波电信号源，该高速微波电信号源的输出端与采样光源的输入端连接，用来把采样信号加在采样光源上；

一第一光放大器、一第二光放大器和一第三光放大器，其输入端分别与第一光泵浦源、第二光泵浦源和采样光源的输出端连接；

一强度调制器，该强度调制器的输入端与第三光放大器的输出端连接；

一待测微波信号源，该待测微波信号源的输出端与强度调制器的输入端连接；

一第一偏振控制器、一第二偏振控制器和一第三偏振控制器，其输入端分别与第一光放大器、第二光放大器和强度调制器的输出端连接，用来分别控制传输光的偏振状态；

一第一波导阵列光栅，该第一波导阵列光栅的输入端分别与第一偏振控制器、第二偏振控制器和第三偏振控制器的输出端连接；

一非线性介质，该非线性介质的输入端与第一波导阵列光栅的输出端连接；

一第二波导阵列光栅，该第二波导阵列光栅的输入端与非线性介质的输出端连接；

一并行高速光探测阵列，该并行高速光探测阵列的输入端与第二波导阵列光栅的输出端连接。

其中采样光源是高速锁模激光器、基于增益开关的高速脉冲激光器或者是基于激光器-强度调制器-相位调制器-色散介质串连形成的高速采样脉冲产生装置，其带宽大于待测微波信号源的带宽的两倍。

其中第一光放大器、第二光放大器和第三光放大器是掺铒光纤放大器或是半导体光放大器。

其中强度调制器是一个高消光比的马赫-曾德尔强度调制器，其带宽不小于待测微波信号源的带宽。

其中待测微波信号源所发射微波信号的带宽不大于采样光源带宽的一半。

其中第一波导阵列光栅和第二波导阵列光栅的型号和参数完全一致。

其中非线介质是色散位移光纤、高非线性光纤、非线性晶体或是处于饱和状态的半导体光放大器。

其中并行高速光探测器阵列是集成器件或分立器件，其单个探测器单元的带宽不小于采样光源的带宽。

本发明的有益效果是：此光量化器除具有一般光量化器的分辨率高、采样速率快和稳定性高等优点外，还具有可控性强、线性度高等优点。

附图说明

为进一步说明本发明的技术内容，以下结合附图对本发明作进一步说明，其中：

图1是本发明“基于四波混频效应的的光量化器”的结构框图。

图2是四波混频后的输出光谱示意图。

图3是经过四波混频后各个闲频光功率随待测微波功率的变化规律和量化示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供一种基于四波混频效应的高速光量化器，包括：

一第一光泵浦源1、一第二光泵浦源2和一采样光源3，所述采样光源3是高速锁模激光器、基于增益开关的高速脉冲激光器或者是基于激光器-强度调制器-相位调制器-色散介质串连形成的高速采样脉冲产生装置，其带宽大于待测微波信号源9带宽的两倍；

一高速微波电信号源4，该高速微波电信号源4的输出端与采样光源3的输入端连接，用来把采样信号加在采样光源3上；