本發(fā)明屬于信息光電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種超高速光脈沖抽樣器。
背景技術(shù)：
數(shù)字系統(tǒng)因在穩(wěn)定性、抗干擾能力、處理精度等方面與模擬系統(tǒng)相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)取得了飛速的發(fā)展。作為模擬與數(shù)字系統(tǒng)接口的關(guān)鍵器件，模數(shù)轉(zhuǎn)換器引起了人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。然而，由于受限于時(shí)鐘精度和器件材料，電的模數(shù)轉(zhuǎn)換器在超寬帶、超高速等先進(jìn)系統(tǒng)中顯得力不從心，因此對(duì)高速、高精度全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器的需求便與日俱增。
全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器涉及光學(xué)抽樣、光學(xué)量化和光學(xué)編碼三個(gè)基本單元，其中光學(xué)抽樣是實(shí)現(xiàn)全光模數(shù)轉(zhuǎn)換的第一步，直接決定著整個(gè)全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度和處理速度。目前的光學(xué)抽樣方法主要分為兩類(lèi)：一類(lèi)是基于光纖、非線(xiàn)性晶體或半導(dǎo)體中的超快光學(xué)非線(xiàn)性效應(yīng)，如2004年Oda等人報(bào)道的基于光纖中四波混頻的全光抽樣技術(shù)[Sho-ichiro Oda, Akihiro Maruta, Ken-ichi Kitayama, “All-optical quantization scheme based on fiber nonlinearity”, IEEE Photonics Technology, Letters, 2004, Vol16, No.2, pp:587-589]；另一類(lèi)是基于半導(dǎo)體光放大器的開(kāi)關(guān)效應(yīng)，如2010年Yi Yang等人報(bào)道的基于半導(dǎo)體光放大器和馬赫-增德?tīng)柛缮鎯x的全光抽樣技術(shù)[Yi Yang, Jian Cui, Zheng Li, Zheng Zheng, “Waveform monitoring based on cascaded symmetric Mach-Zehnder interferometer”, 2010 Symposium on Photonics and Optoelectronic]。但是，上述方案由于精度、穩(wěn)定度和時(shí)間分辨率有限，幾乎無(wú)法對(duì)光脈沖進(jìn)行高速抽樣。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有光脈沖抽樣器在精度、穩(wěn)定度和時(shí)間分辨率上的不足，提出一種超高速光脈沖抽樣器。
本發(fā)明的技術(shù)方案：
本發(fā)明提出一種超高速光脈沖抽樣器，包括：鎖模激光器、高非線(xiàn)性介質(zhì)、波時(shí)分離單元、光強(qiáng)度調(diào)制器、電碼型發(fā)生器、1×N光分束器、第一至第N光電探測(cè)器，所述各器件的連接如下：
鎖模激光器的輸出端口連接高非線(xiàn)性介質(zhì)的一端，高非線(xiàn)性介質(zhì)的另一端連接波時(shí)分離單元的輸入端口；波時(shí)分離單元的輸出端口連接光強(qiáng)度調(diào)制器的光輸入端口，光強(qiáng)度調(diào)制器的光輸出端口連接1×N光分束器的一字端口，光強(qiáng)度調(diào)制器的電輸入端口連接電碼型發(fā)生器的輸出端口，1×N光分束器的第一到第N分支端口分別連接第一至第N光電探測(cè)器的輸入端口；
波時(shí)分離單元由第一至第N基于微環(huán)諧振腔的波時(shí)延遲器構(gòu)成，其器件的連接為：第一基于微環(huán)諧振腔的波時(shí)延遲器的第一端口作為波時(shí)分離單元的輸入端口；第一基于微環(huán)諧振腔的波時(shí)延遲器的第二、第四端口分別連接第二基于微環(huán)諧振腔的波時(shí)延遲器的第一、第三端口，第二基于微環(huán)諧振腔的波時(shí)延遲器的第二、第四端口分別連接第三基于微環(huán)諧振腔的波時(shí)延遲器的第一、第三端口，……、第N-1基于微環(huán)諧振腔的波時(shí)延遲器的第二、第四端口分別連接第N基于微環(huán)諧振腔的波時(shí)延遲器的第一、第三端口；第N基于微環(huán)諧振腔的波時(shí)延遲器的第四端口作為波時(shí)分離單元的輸出端口；
所述的第一至第N基于微環(huán)諧振腔的波時(shí)延遲器中第一至第N微環(huán)諧振腔的半徑依次為R、2×R、3×R、……、N×R；第一至第N光延遲線(xiàn)的長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)、2×L、3×L、……、N×L。
本發(fā)明提出的超高速光脈沖抽樣器，其工作方式為：鎖模激光器輸出的超短光脈沖經(jīng)高非線(xiàn)性介質(zhì)光譜展寬形成寬譜光脈沖，然后利用波時(shí)分離單元中第一至第N基于微環(huán)諧振腔的波長(zhǎng)分離作用和第一至第N光延遲線(xiàn)的時(shí)間分離作用，形成不同波長(zhǎng)的光脈沖等間隔出現(xiàn)的光脈沖源，然后利用光強(qiáng)度調(diào)制器進(jìn)行光強(qiáng)度調(diào)制，最后經(jīng)1×N光分束器分離成對(duì)應(yīng)各個(gè)波長(zhǎng)的低速率光脈沖，由光電探測(cè)器檢測(cè)輸出。
本發(fā)明的有益效果具體如下：
本發(fā)明提出的一種超高速光脈沖抽樣器，充分利用波時(shí)分離單元中第一至第N基于微環(huán)諧振腔的波長(zhǎng)分離作用和第一至第N光延遲線(xiàn)的時(shí)間分離作用，形成不同波長(zhǎng)的光脈沖等間隔出現(xiàn)的光脈沖源，并經(jīng)1×N光分束器分離成對(duì)應(yīng)各個(gè)波長(zhǎng)的低速率光脈沖，由光電探測(cè)器檢測(cè)輸出，因此所提出的光脈沖抽樣器可以在現(xiàn)有光電探測(cè)器檢測(cè)速度不變的情況下，將光脈沖的總體抽樣速度提高N倍，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、控制方便等優(yōu)點(diǎn)。
附圖說(shuō)明
圖1超高速光脈沖抽樣器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
實(shí)施例一
如圖1，超高速光脈沖抽樣器，包括：鎖模激光器1、高非線(xiàn)性介質(zhì)2、波時(shí)分離單元3、光強(qiáng)度調(diào)制器4、電碼型發(fā)生器5、1×N光分束器6、第一至第N光電探測(cè)器11、12、……、1N，各器件的連接如下：
鎖模激光器1的輸出端口連接高非線(xiàn)性介質(zhì)2的一端，高非線(xiàn)性介質(zhì)2的另一端連接波時(shí)分離單元3的輸入端口；波時(shí)分離單元3的輸出端口連接光強(qiáng)度調(diào)制器4的光輸入端口，光強(qiáng)度調(diào)制器4的光輸出端口連接1×N光分束器6的一字端口，光強(qiáng)度調(diào)制器4的電輸入端口連接電碼型發(fā)生器5的輸出端口，1×N光分束器6的第一到第N分支端口分別連接第一至第N光電探測(cè)器11、12、……、1N的輸入端口；
波時(shí)分離單元3由第一至第N基于微環(huán)諧振腔的波時(shí)延遲器31、32、……、 3N構(gòu)成，其器件的連接為：第一基于微環(huán)諧振腔的波時(shí)延遲器31的第一端口作為波時(shí)分離單元3的輸入端口；第一基于微環(huán)諧振腔的波時(shí)延遲器31的第二、第四端口分別連接第二基于微環(huán)諧振腔的波時(shí)延遲器32的第一、第三端口，第二基于微環(huán)諧振腔的波時(shí)延遲器32的第二、第四端口分別連接第三基于微環(huán)諧振腔的波時(shí)延遲器33的第一、第三端口，……、第N-1基于微環(huán)諧振腔的波時(shí)延遲器3N-1的第二、第四端口分別連接第N基于微環(huán)諧振腔的波時(shí)延遲器3N的第一、第三端口；第N基于微環(huán)諧振腔的波時(shí)延遲器3N的第四端口作為波時(shí)分離單元3的輸出端口；
所述的第一至第N基于微環(huán)諧振腔的波時(shí)延遲器31、32、……、3N中第一至第N微環(huán)諧振腔的半徑依次為R、2×R、3×R、……、N×R；第一至第N光延遲線(xiàn)的長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)、2×L、3×L、……、N×L。
所述的高非線(xiàn)性介質(zhì)3可以為高非線(xiàn)性光纖或高非線(xiàn)性半導(dǎo)體波導(dǎo)。