高速数字信号的电光采样与测量

论文摘要

利用超短光脉冲对高速数字信号进行取样测量是现代信息处理、光网络中信号质量监测及高速光信号测量的关键技术。本论文对光取样技术在高速光子AD转换和光网络信号质量监测的应用进行了研究。建立了基于时分光取样的光子模数转换及异步光取样的实验装置,并进行了光子模/数转换实验研究和采用异步光取样获取幅度柱状图的原理实验。论文提出了基于时分取样方法的光子模/数转换,用1.25GHz,脉宽为7ps的光脉冲序列,实现对4.88GHz和3.7GHz正弦微波信号取样,并获得了6个比特的模/数转换精度。论文分析了光取样的主要误差源,并计算了取样脉冲的宽度、时间抖动和幅度抖动对模/数转换精度的影响。论文阐述了信号幅度柱状图法估算取样信号误码率的原理和方法,并利用被动锁模光纤激光器输出的亚皮秒脉冲进行了异步取样的原理实验,获得了2.5GHz微波正弦信号和2.5Gbits/s伪随机码的异步取样柱状图和10GHz光信号的波形。论文对利用异步取样数据实现软件同步恢复从而获得随机码信号眼图的算法进行分析,通过仿真结果证明了异步幅度柱状图法以及软件同步法对码型和码率都透明,并且应用该方法从异步采样数据中可成功地恢复了2.5GHz正弦微波信号的眼图。此外,论文工作还包括研制了对基于非线性偏振旋转效应的被动锁模激光器,获得到了重复频率约为5MHz,脉冲宽度小于1ps的锁模光脉冲序列。并对其输出脉冲的波形、电频谱及光谱进行了分析和测量。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 模数转换中的高速光取样技术
• 1.2 高速光信号测量中的光取样技术
• 1.3 论文的主要内容
• 第2章 基于复用技术的光AD 转换
• 2.1 引言
• 2.2 基于光时分复用复用技术的光AD 转换
• 2.2.1 单路采样实验
• 2.2.2 双路采样实验
• 2.3 电光取样对取样脉冲的要求
• 2.3.1 脉冲宽度
• 2.3.2 脉冲时间抖动
• 2.3.3 脉冲幅度抖动
• 第3章 异步幅度柱状图采样
• 3.1 引言
• 3.2 信号误差的高斯近似与Q 参数
• 3.3 幅度柱状图取样
• 3.3.1 同步幅度柱状图
• 3.3.2 异步幅度柱状图
• 3.4 软件同步法恢复眼图
• 3.4.1 软件同步法的基本原理
• 3.4.2 软件同步法的算法分析
• 3.5 异步幅度柱状图取样仿真
• 3.6 异步幅度柱状图取样实验
• 3.6.1 对正弦信号进行采样恢复
• 3.6.2 对伪随机码序列进行采样
• 3.6.3 对光信号进行采样
• 第4章 高速光取样脉冲源
• 4.1 引言
• 4.2 取样光脉冲源
• 4.2.1 EA-SOA 主动锁模光纤环形激光器
• 4.2.2 光纤环腔被动锁模激光器
• 4.2.3 非线性偏振旋转结构的被动锁模激光器
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 声明
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果