[发明专利]双光频梳离散时间拉伸DFT处理器装置及方法

权利要求书

1.一种双光频梳离散时间拉伸DFT处理器装置，双光频梳离散时间拉伸DFT处理器装置由激光器单元、分束单元、信号光频梳产生单元、本振光频梳产生单元、电光调制单元、信号波分复用单元、本振波分复用单元、光纤延时单元、信号合束单元、本振合束单元、拍频单元和数字信号处理单元组成；激光器单元用以产生单频窄线宽连续激光，能根据应用需要调整中心波长和线宽；分束单元用以将激光器单元产生的单频窄线宽连续激光分成两路相同的单频窄线宽连续激光；信号光频梳产生单元用以产生信号光频梳；本振光频梳产生单元用以产生本振光频梳；电光调制单元用以将宽带接收信号调制到信号光频梳的每一根光梳齿上；分束单元连接激光器单元，将激光器单元产生的单频窄线宽连续激光分成两路相同的单频窄线宽连续激光，其中一路通过信号光频梳产生单元产生具有一定重复频率的信号光频梳，另一路通过本振光频梳产生单元产生具有一定重复频率的本振光频梳；宽带接收信号的频域信息由电光调制单元以载波抑制双边带调制模式复制到信号光频梳每一根光梳齿上，形成电光调制光频梳，其特征在于：

所述信号波分复用单元用以分离电光调制光频梳的光梳齿；

所述本振波分复用单元用以分离本振光频梳的光梳齿；

所述光纤延时单元用以产生不同的延时；

所述信号合束单元用以将各路延时电光调制光梳齿合成一路延时信号光；

所述本振合束单元用以各路延时本振光梳齿合成一路延时本振光；

所述拍频单元用以将延时信号光和本振信号光进行外差探测得到宽带接收信号的DFT系数的同向和正交直流分量；

所述数字信号处理单元用以处理DFT系数的同向和正交直流分量计算宽带接收信号的DFT系数；

由信号波分复用单元和本振波分复用单元分离电光调制光频梳和本振光频梳的光梳齿；电光调制光频梳和本振光频梳对应的光梳齿分别经不同长度的单模光纤产生等差递增的延时；

延时后的各路电光调制光梳齿经信号合束单元合成一路延时电光调制光信号，延时本振光梳齿经本振合路单元合成一路延时本振光信号；延时电光调制光信号和延时本振光信号送入拍频单元拍频得到宽带接收信号的DFT系数的同向和正交直流分量，经DSP处理得到宽带接收信号的全部DFT系数。

2.如权利要求1所述的一种双光频梳离散时间拉伸DFT处理器装置，其特征在于，所述信号波分复用单元由信号波分复用器组成。

3.如权利要求1所述的一种双光频梳离散时间拉伸DFT处理器装置，其特征在于，所述本振波分复用单元由本振波分复用器组成。

4.如权利要求1所述的一种双光频梳离散时间拉伸DFT处理器装置，其特征在于，所述光纤延时单元由低色散单模光纤组成。

5.如权利要求1所述的一种双光频梳离散时间拉伸DFT处理器装置，其特征在于，所述信号合束单元由信号光合路器组成。

6.如权利要求1所述的一种双光频梳离散时间拉伸DFT处理器装置，其特征在于，所述本振合束单元由本振光合路器组成。

7.如权利要求1所述的一种双光频梳离散时间拉伸DFT处理器装置，其特征在于，所述拍频单元由90°混频器和低通平衡探测器组成。

8.如权利要求1所述的一种双光频梳离散时间拉伸DFT处理器装置，其特征在于，所述数字信号处理单元由计算机组成。

9.双光频梳离散时间拉伸DFT处理器方法，其特征在于，包含以下步骤：

1)激光器单元生成单频窄线宽连续激光，经分束单元、信号光频梳产生单元、本振光频梳产生单元，生成信号光频梳和本振光频梳；

激光器单元产生单频窄线宽连续激光，将激光器单元产生的单频窄线宽连续激光表示为：其中f_c为单频窄线宽连续激光的频率，E_c是单频窄线宽连续激光的幅度，是单频窄线宽连续激光的相位；所述单频窄线宽连续激光通过分束单元分成两路相同的单频窄线宽连续激光，两路单频窄线宽连续激光分别作为产生信号光频梳和本振光频梳的种子光，其中一路通过信号光频梳产生单元产生具有一定重复频率的信号光频梳，另一路通过本振光频梳产生单元产生具有一定重复频率的本振光频梳；将输出的信号光频梳表示为：其中n为梳齿序号，f_s是信号光频梳的重复频率，将输出的本振光频梳表示为：其中n为梳齿序号，f_lo是本振光频梳的重复频率，并且信号光频梳和本振光频梳具有一定的重复频率差；

2)电光调制单元以载波抑制双边带调制模式将宽带接收信号的全部频谱信息复制到信号光频梳上；将宽带接收信号表示为：s(t)；信号光频梳加载宽带接收信号形成的电光调制光频梳表示为：信号波分复用单元分离所述电光调制光频梳的每一根光梳齿，得到频率为f_c+nf_s的各路电光调制光梳齿：

其中E_sig1、E_sig2、E_sig3…E_sign分别为第1根到第n根电光调制光梳齿；本振波分复用单元分离所述本振光频梳的每一根光梳齿，得到频率为f_c+nf_lo的各路本振光梳齿：

其中E_lo1、E_lo2、E_lo3、…E_lon分别为第1路到第n路本振光梳齿；

3)各路电光调制光梳齿分别经不同长度的单模光纤延时，第1根电光调制光梳齿产生Δt＝1/(f_lo-f_s)的延时，第2根电光调制光梳齿产生2Δt的延时，第3根电光调制光梳齿产生3Δt的延时，第n根电光调制光梳齿产生nΔt的延时:

其中E'_sig1、E'_sig2、E'_sig3、…E'_sign分别为第1路到第n路延时电光调制光梳齿；各路本振光梳齿分别经不同长度的单模光纤延时，第1根本振光梳齿产生Δt＝1/(f_lo-f_s)的延时，第2根本振光梳齿产生2Δt的延时，第3根本振光梳齿产生3Δt的延时，，第n根本振光梳齿产生nΔt的延时:

其中E'_lo1、E'_lo2、E'_lo3、…E'_lon分别为第1路到第n路延时本振光梳齿；

4)各路延时电光调制光梳齿经信号光合路器合成一路延时信号光频梳：各路延时本振光梳齿经本振光合路器合成一路延时本振光频梳：延时信号光频梳和延时本振光频梳经90°光混频器和低通平衡探测器后，在(Δt,2Δt)、(2Δt,3Δt)、(3Δt,4Δt)…(nΔt,(n+1)Δt)时间段内输出的直流分量即为宽带信号在(f_lo-f_s)、2(f_lo-f_s)、3(f_lo-f_s)…n(f_lo-f_s)频率处DFT系数的同向v_I和正交v_Q分量；由计算机进行DSP，将各频率处宽带信号的DFT系数表示为：相位为：