[发明专利]一种时宽带宽积大于10000的脉冲压缩信号产生的方法

说明书

技术领域

本发明涉及信号的产生，特别涉及一种时宽带宽积大于10000的脉冲压缩信号产生的方法。

背景技术

任意波形信号的产生在超高分辨率雷达，微波和毫米波通信设备，数据存储以及量子处理中获得了广泛的应用。在这些应用中，需要产生任意信号的带宽达到10GHz以上，并且需要高的时宽带宽积。

传统的任意信号产生是使用电子设备来完成，其主要组成部分是快速存储器和数模转换器。商业上可提供的任意信号产生电子设备的样本速率为10GSPS，可以达到的最大带宽为3.5GHz,如Agilent公司生产的型号为N6030A任意信号产生器。使用专门研发的双通道混合设备，样本速率为20GSPS，最大的带宽可以达到5.8GHz，如Tektronix公司生产的型号为7102的任意波形产生器。

然而电子的数模转换器存在一个问题：随着样本速率的增加，动态范围或者是垂直分辨率会下降。这个缺点导致了电学方法不能解决超高带宽的任意信号产生问题，因此使用光学方法产生超高带宽的任意波形信号得到了广泛的关注。

传统的光学任意波形产生是基于傅立叶合成原理，通过控制输入光脉冲谱线的幅度和相位得到用户指定的任意波形。2009年，Geisler D J等人发表在“Optical Express”的文章“Modulation-format agile,reconfigurable Tb/s transmitter based on optical arbitrary waveform generation”利用衍射光栅、阵列波导光栅、光纤布拉格光栅或色散光纤分离不同波长的谱线，然后用空间光调制器或电光调制器来独立地操纵每条谱线的幅度和相位来产生用户定义的波形，使用空间光调制器产生脉冲的光谱分辨率达到10GHz以上，然而任意波形的最大持续时间小于100ps。这样便无法同时满足数十到数百GHz的带宽和纳秒到微秒的持续时间的用户自定义波形的需求。2010年，Vianney Damon等人发表在“Optical Society of America”的文章“Broadband photonic arbitrary waveform generation using a frequency agile laser at1.5μm”基于三脉冲受激光子回波技术提出了一种光学任意波形信号产生的方法，然而其达到的带宽为1.2GHz，得到任意波形信号的时宽带宽积小于10000。因此，亟需提供一种能够提供时宽带宽积较高的，特别是宽带宽积大于10000任意波形信号产生方法。

发明内容

本发明的目的在于：使用光学方法产生高带宽且高时宽带宽积的任意波形信号，克服已有方法不能解决的高带宽且高时宽带宽积的任意波形信号产生的问题。

本发明的技术方案是：本发明提供了一种高带宽且高时宽带宽积脉冲压缩序列信号产生的方法，其特征在于，该方法包括：

步骤1、根据需要产生的脉冲压缩信号的带宽B，设计光谱光栅，设定制备所述光谱光栅所需的两束光脉冲信号的参数，使得所述两束光脉冲在频域上重叠部分的带宽为B，将设定好的所述两束光脉冲信号同时入射到烧孔晶体材料上，会在所述烧孔晶体材料的非均匀展宽吸收谱上形成带宽为B的所述光谱光栅；

步骤2、根据所述脉冲压缩信号的时宽T设定脉冲压缩信号中子脉冲的参数，再由脉冲压缩信号中子脉冲的参数以及制备所述光谱光栅所需的两束光脉冲信号的参数，确定探测光脉冲序列的参数，将所述探测光脉冲序列同时入射到所述光谱光栅上，实现所述脉冲压缩信号的产生。

进一步地，步骤1中：

a、根据所述需要产生的脉冲压缩信号的带宽B，设计所述光谱光栅的带宽为B；

b、设定所述两束光脉冲信号的时宽均为τ_c，幅度分别为E₁、E₂，起始频率分别为ω_s1,ω_s2，啁啾率分别为α₁,α₂，使得所述两束光脉冲在频域上重叠部分的带宽为B＝τ_c·α₂-(ω_s1-ω_s2)；

进一步地，步骤2中：

a、根据所述脉冲压缩信号的时宽T，设定所述脉冲压缩信号中子脉冲的个数为N，间隔为ΔT，使得(N-1)ΔT＝T；