一、Optical Sampling at 80 Gbit/s Using a Highly Non-Linear Photonic Crystal Fiber（论文文献综述）
王海洋[1]（2021）在《40 GHz锁模皮秒激光信号源关键技术与应用研究》文中提出锁模光纤激光器所产生的高重频皮秒脉冲不仅可以作为超高速、大容量、长距离光纤通信系统理想信号源,且在量子通信领域极具应用潜力。本论文围绕锁模皮秒激光信号源中的关键技术展开深入研究,主要包括被动锁模环形光纤激光器及其特殊输出模式、40 GHz高阶主动锁模光纤激光器、光纤激光器系统中偏振态的控制与稳定,并对锁模皮秒光纤激光器在全光时钟提取和量子光源制备方面的全新应用进行探索与研究。取得的主要创新性成果如下:（1）基于半导体光放大器的非线性偏振旋转效应,提出并研制一种双放大器结构的锁模光纤环形激光器,实现了稳定的被动锁模脉冲、调Q脉冲和矩形脉冲等多种形式的输出。所产生的矩形脉冲,与被动锁模激光器中的耗散孤子共振相比无明显的峰值功率钳位,其脉冲宽度可在500 ps～165 ns大范围内连续可调。（2）提出并研制一种基于Muller矩阵模型的开环控制高速稳偏器,对任意偏振态的稳定平均误差约为0.035 rad,稳偏时间小于300μs,比闭环控制稳偏器（几十ms）快数十倍。应用该系统实现了对突发干扰的偏振态稳定,并且成功提升了干扰条件下偏振编码通信系统的信号质量。（3）提出并研制一种基于SOA的NPR效应的腔内掺铒光纤放大器增强型高阶主动锁模光纤环形激光器,实现了1.36 ps脉宽、GHz量级高重频锁模脉冲输出。通过调整系统参数,分别获得了2、4、5、6、7、8、10阶的有理数谐波锁模脉冲输出。并通过高阶主动锁模实现了40 GHz量级的皮秒脉冲序列输出,输出射频谱中信噪比超过40 d B,该信号源可直接应用于超高速光通信系统（例如光时分复用系统中）。（4）设计完成一种基于高阶主动锁模光纤环形激光器的新型全光时钟提取方案,成功实现了对时钟频率为6 GHz和12 GHz的伪随机码调制的非归零光信号全光时钟提取,获得了6 GHz和12 GHz的光时钟信号。相较于其他非归零信号的时钟提取方案,该方案不需要对非归零信号在腔外进行预处理来增强时钟分量,大大降低了系统复杂度。（5）基于主动锁模光纤激光器,应用脉冲衰减法成功制备出一种具有理想泊松分布的单光子源,速率约10 k/s,可直接用于基于单光子的量子密码通信。进而利用I型BBO晶体对1552 nm锁模激光进行二倍频,获得了776 nm的倍频光,再通过II型BBO晶体参量下转换,制备出1552 nm通信波段的纠缠态光信号,可作为量子通信纠缠态光源。本文研制成功的高重频主动锁模皮秒激光信号源,具有脉冲短（～1 ps）、重频高（40 GHz及以上）、重频可调及稳定性好等优势,是未来超高速光通信的理想信号源。同时,利用该信号源,可直接获得频率可调的单光子源,满足高速量子密钥分发的需求;亦可通过非线性过程制备纠缠态,应用于量子隐形传态。
何红霞[2]（2021）在《微波光子模数转换关键技术研究》文中研究指明高速高精度模数转换器是许多现代信息系统不可或缺的组成部分,尤其是对于性能要求较高的超宽带应用,如军用雷达、宽带无线接入网络、生物医学成像和光通信等。然而,传统电子模数转换器存在所谓的“电子瓶颈”,在带宽和时间抖动等方面受到较为严重的限制。在此背景下,使用具有超高带宽、超低损耗以及抗电磁干扰等优势的微波光子技术来提升模数转换系统的性能,是一项具有重大学术价值和应用价值的研究课题。论文首先从模数转换技术的研究背景出发,介绍了四类典型的光子模数转换方案的基本原理和发展状况。针对现有技术存在的问题,本文提出并验证了一些新型的实现结构和改进方案。在移相光量化技术方面,分析了系统存在的比特精度较低和阈值判决误差问题,针对这两个问题,分别提出并实验验证了两种改进方案,还通过仿真研究偏置漂移对系统性能的影响。提出并实验验证了一种全新的光子flash ADC串行方案,讨论了方案的性能改进,非均匀量化的实现,以及适用于大信号输入的实现方案。另外,提出了基于相位调制的光子时间拉伸系统并详细分析了系统的各项特性,仿真和实验均验证了理论模型的正确性。论文的主要创新点如下:（1）针对移相光量化系统存在的比特精度较低和阈值判决误差这两个问题,分别提出了基于线性组合原理的改进方案和基于平衡探测的自适应阈值判决方案,得到实验验证。基于线性组合原理的改进方案将移相光量化系统的输出信号通过电路模块进行线性组合,以此增加量化通道的数量,从而以较小的代价提高系统的标称比特精度。自适应阈值判决方案利用双输出调制器和平衡探测器将移相光量化系统的阈值始终保持在零电压,从而避免由采样脉冲光功率抖动引起的阈值判决误差。通过自适应和非自适应两种阈值判决方案的对比实验,验证了自适应阈值判决提高系统比特精度的有效性。（2）首次提出一种全新的光子flashADC方案,在光域实现串行结构的模数转换,可大幅降低系统的复杂度,并得到实验验证。该方案利用多波长脉冲采样和光纤的群速度色散效应,在大大减少比较器使用数量的同时还可以实现非均匀量化。提出并仿真验证了适用于大信号输入且结构更为简化的方案,通过合理设置多波长脉冲的功率比,可应对调制非线性对量化过程的影响。针对简化方案比特精度低且采样脉冲最大-最小功率比大的问题,提出了一种基于双输出调制器的改进方案。（3）提出一种基于相位调制的光子时间拉伸系统,相比于基于幅度调制的时间拉伸系统,极大地简化了系统结构且具有更高的稳定性。由于具有亚倍频程的带宽,该系统可以避开二阶非线性杂散的影响。根据严格的数学分析推导出了系统输出的所有频率分量,并通过仿真和实验验证理论分析的正确性。针对色散引起的功率衰落问题,提出了一种同时采用相位调制器和推挽强度调制器的双通道PTS系统,以克服功率衰落导致的系统带宽受限问题。
邵博[3]（2021）在《基于无腔脉冲源的光采样技术研究》文中进行了进一步梳理模数转换技术是现代社会实现信息化的基础。光采样电量化模数转换器由于同时拥有光采样的优异性能以及电量化编码的成熟技术,一直是当前研究的热门方向。其中基于时分复用技术的时间交织光模数转换器能够在保证采样端高采样速度的前提下,尽可能降低对后端电量化系统的性能需求,因此备受瞩目。目前主流的基于时分复用技术的时间交织光模数转换系统,其采样部分大多采用锁模激光器作为采样脉冲源,因而不可避免地存在光学腔调节难度大、使用成本高等问题;而在时分复用结构方面,传统光耦合器和可调延迟线结构也存在结构较复杂、操作难度较大、难以适应四通道及以上结构等缺点。针对以上两个问题,本文做了如下研究工作:对无腔脉冲源与基于时分复用技术的光采样结构进行了系统仿真。无腔脉冲源的仿真得到了重复频率为10GHz、脉冲宽度9.4ps、时间抖动为417.6fs的光脉冲。基于时分复用技术的光采样结构的仿真在采用上述无腔脉冲源的条件下,在输出端得到了共四通道每通道重复频率为2.5GHz的结果以及1OGS/s的系统采样率。以双输出马赫曾德尔调制器为基础,搭建了基于时分复用技术的光采样结构系统,得到了每通道重复频率为5GHz的双通道采样输出结果以及每通道重复频率为2.5GHz的四通道采样输出结果,其系统采样率为10GS/s,系统信噪比可达30dB以上。与其它光采样结构相比,该结构设计降低了实验成本和操作难度,减小了系统体积和重量;与传统光耦合器和可调延迟线结构相比,该结构减少了使用元器件的数目,降低了系统复杂度,也减少了系统功率损耗;此外,该结构在通道数目以及系统采样率等方面与国内类似工作相比处于先进水平,信噪比也维持了较高水准,在不同的系统采样率下均可以稳定实现分频,拥有较高的应用价值。
岳磊[4]（2021）在《面向超高速光传输的信号处理技术研究》文中认为面对日益激增的通信流量需求,超高速、大容量是光通信技术发展的必然趋势。为进一步提升光通信速率,切合实际需求,本文围绕超高速光传输系统及其关键技术展开相应的理论与实验研究,主要工作内容如下:1、在深入研究超高速Nyquist时分复用系统的过程中,论证了Nyquist形脉冲作为时分复用系统中信号承载脉冲的有效性,完成160 Gbaud QPSK传输实验平台的搭建,包括脉冲源的产生、高质量QPSK信号调制的实现、时分复用器的构造、相干接收机的调试等,完成了基于相干匹配采样和Gaussian采样解复用实验,并对比了二者的解复用性能。通过仿真详尽研究了相干匹配采样方案中相关参数对系统解复用性能的影响并阐明了机理。2、提出一种基于时域展宽辅助光采样的Nyquist时分复用信号的解复用方式,结合时空对偶性给出了完备的时域展宽器构建理论,通过仿真定性研究了可行性,构建的时域展宽器也成功应用于160 Gbaud信号的解复用实验,证明了该方案可有效降低采样脉冲的宽度,同时实现比传统方案更佳的解复用性能表现。在以Gaussian脉冲采样进行解复用时,该方案可将解复用脉冲宽度需求降低至10.4ps,基于该方案甚至可以利用信号基带速率的Nyquist形光脉冲（脉宽为12.4 ps）实现Nyquist时分复用系统的解复用操作。3、提出一种基于单个IQ调制器的Nyquist时分复用信号的解复用方案,仅通过置于接收端的单个IQ调制器产生准Nyquist形脉冲,无需任何频谱成形操作,在160 Gbaud Nyquist时分复用系统解复用实验中表现出比传统Gaussian采样更优的解复用性能,同脉宽（约4.5 ps）比较下,在BER为10-4时该方案对信号OSNR的需求表现出6.8 dB的降低。同时通过仿真周密研究了该方案中相关参数的性能影响分析及参数优化,此精简结构的解复用装置及实验和仿真中的相关结论为未来Nyquist时分复用系统的实用化提供了有效参考。4、深入研究了 Kramers-Kronig（KK）接收系统,细致论证了 KK接收系统中信号的CSPR、前置滤波方式、上采样率等相关参数对系统性能影响的机理,并探讨了实用化KK接收机中相关关键问题的解决。提出一种基于星座图概率成形的低CSPRKK接收方案,同时通过仿真和实验证明了该方案可有效降低KK系统中的CSPR,通过112 Gbit/s 240km单模光纤传输实验,进一步体现出该方案在对抗光纤非线性效应方面的优势。5、提出一种基于时域Talbot效应的全光信号加密/解密方案,给出了时域Talbot效应的详尽理论框架,通过在光域基于Talbot效应对PAM 4信号加密/解密的定性仿真成功验证了该方案的可行性,同时也通过仿真证明了该方案对光信号加密的可靠性。
王心怡[5]（2020）在《基于硅基光学延迟线的波长-模式脉冲交织器研究》文中研究指明硅基光电子集成芯片具有尺寸小、集成度高等优点。近年来,它们受到了学术界的广泛关注。随着各类硅基光电子分立器件性能的提高,人们越来越不满足于单一器件的功能实现,而是往大规模集成化方向发展,即把多个电子和光子分立元件集成在同一芯片上,实现复杂的功能。硅基光电子技术以其高集成度和互补金属氧化物半导体（CMOS）兼容的优势,近些年来在数据通信等领域发挥着重要作用。基于硅光技术,人们对各种类型的激光器、调制器、探测器和光开关展开了深入研究。光延迟线在光通信领域具有很好的应用前景,基于延迟线结构的脉冲复用可以提高光脉冲的重复率,从而生成高频脉冲。高频脉冲在数据通信、光子信号处理、光学模数转换等领域中起着重要作用。本文对基于光延迟线结构的片上集成光子器件进行了研究。利用多种光脉冲交织复用方式,实现了脉冲重复率的提升,可用于对微波信号的高速光采样。首先,论文介绍了延迟线芯片的基本概念和参数指标,并讨论了其具体结构和实现方案。从延迟调节范围、调节精度、传输损耗、功耗和芯片尺寸等角度出发,阐明了延迟线的结构特征,为下文各种脉冲交织器的实现提供理论依据。接着,论文从脉冲复用方式入手,分别研究了波分复用（WDM）和模分复用（MDM）的几个关键器件,并介绍了各种器件结构的工作原理和设计方案。对于MDM器件,本文分析了波导中支持的多种模式,并对波导耦合生成的高阶模式进行了仿真分析。本文还对波长-模式交织器所用到的分立器件和整个系统进行了仿真,证明了波长-模式交织方案的可行性。接着,为了实现脉冲的时分复用,本文提出了一种连续可调的延迟线,该延迟线结合了环形谐振器和马赫-增德尔干涉仪（MZI）开关阵列。开关阵列提供大范围数字式延迟调节,而微环则提供小范围延迟微调。开关采用MZI级联结构,提高了开关消光比。延迟线芯片在60 nm厚的硅波导平台上实现,平均波导损耗为0.35 d B/cm。最大延迟调节范围为1.28 ns,片上插入损耗为12.4 d B,包括由测试端口引起的损耗。在不同延迟时间下,30 Gbps开关键控（OOK）信号通过延迟线芯片传输具有较高的信号保真度。该光学延迟线芯片具有可重构性,可以用于调整脉冲序列。光脉冲多路复用基于延迟线芯片实现,开关被设置为均匀分光比。这样的光时分复用（OTDM）方案可用于产生高重复率脉冲串,可应用于光学采样。调整开关分光比和可调光衰减器（VOA）的衰减值提供不同的脉冲幅度时,可实现准任意波形生成（QAWG）。基于延迟线芯片实现OTDM和QAWG,证明了该芯片的灵活性和可重构性,能作为可编程光信号处理器使用。本文还对如何进一步提升延迟线芯片性能进行了讨论。随后,本文提出并实现了一个基于硅光集成平台的8通道波长-模式光脉冲交织器。波长和模式复用技术相结合,可以提高脉冲的重复率,而同时又不会增加单维度复用的复杂性。交织器使用级联MZI结构作为波分复用（解复用）器,将非对称定向耦合器用作模式复用（解复用）器,并将各种长度的硅波导用作延迟线。论文对交织器各个分立器件参数（如波导损耗、延迟误差和通道带宽等）对交织脉冲的损耗、延迟间隔、峰值能量、脉冲宽度和串扰等一系列指标影响进行了研究,为交织器的实现奠定了基础。实验验证了脉冲序列具有125 ps的时间间隔,延迟误差为3.2%。然后,本文在波长-模式交织器的基础上,将脉冲幅度调节和高速采样功能纳入,构成了一个硅光集成的光学采样系统。高重复率光学采样脉冲是通过将低重复率输入光脉冲与WDM和MDM相结合而获得的。WDM脉冲交织器由具有线性差分延迟的反馈型阵列波导光栅（AWG）构成。它可以实现自动波长对准,且结构紧凑、色散大、损耗低。交织脉冲的幅度可以通过反馈波导中的衰减器进行调节。多模波导中的两个高阶模用来进一步提高脉冲重复率。光学采样脉冲被多模MZI调制器调制,调制器两臂集成了“L型”PN结,提高了调制效率。采样后的脉冲由模式和波长解复用器分开,后端再做并行处理。多模调制器可以实现30 Gb/s OOK调制。多波长脉冲使用由双环耦合马赫-增德尔干涉仪（DR-MZI）构成的WDM滤波器分离,该结构具有较高的消光比。模分复用脉冲交织和分离是由非对称定向耦合器构成的模式复用（解复用）器完成。由于同时使用了波长和模式复用技术,因此脉冲重复率可以大幅提高。在实现的集成芯片中,脉冲重复率提高了8倍,这受限于后端WDM滤波器的数量。所有功能模块,包括高速调制器、偏振分束器、旋转器、延迟线以及WDM和MDM器件,都集成到了单个硅光集成芯片中,充分利用了硅光的集成能力。高速采样芯片的成功研制为在单片上实现模数转换提供了基础。论文最后对研究课题做出了总结,针对硅基脉冲交织器提出了未来研究工作展望。
王睿琦[6]（2020）在《基于非线性效应的全光采样方法研究》文中研究表明随着各种新型技术的发展,对信息传输速度的要求越来越高。然而目前的通信网络中,对信号的处理还是主要依赖电来完成,这必然导致成本的增加和传输速率的降低,无法满足社会发展的要求。全光信号处理技术可以将信号的处理转移到光域进行,这样的过程可以更加充分的利用带宽资源,解决电子技术所固有的“电子瓶颈”限制的问题,对未来通信有着极其重要的作用。光纤和半导体光放大器是两个非常重要的光器件,并且都有着各自的优势。本文对于这两种光器件中的非线性效应进行研究,基于四波混频效应和交叉增益调制效应的相关理论,提出基于这两个器件的全光采样方案,具体研究工作概括如下:1.研究基于高非线性光纤中的四波混频效应的全光采样机理,提出了基于参量广播和双啁啾泵浦光的全光采样方案。该方案利用四波混频效应实现参量广播,得到三个复制信号,同时对双采样脉冲引入线性啁啾,利用10GHz的双啁啾采样脉冲光对速率为10Gb/s的不归零开关键控光信号进行采样,得到了 120GSa/s的采样率。2.研究基于半导体光放大器中的四波混频效应和交叉增益调制的机理。利用半导体光放大器体积小、便于集成,而且对入射光的增益带宽大的优点,提出了基于四波混频效应的全光参量广播和交叉增益调制采样的全光采样方案。该方案利用四波混频效应实现参量广播,得到三个复制信号,利用10GHz的高斯脉冲光对速率为2.5Gb/s的正弦信号进行采样,得到了 120GSa/s的采样率。本文提出的两个采样方案均实现了 120GSa/s的采样率,同时也有各自的优势。基于高非线性光纤的方案以较低速率的采样脉冲得到了较高的采样率,并且不需要在量化前通过光电转换和电域均衡处理减小误差,降低了全光采样系统的复杂性。基于半导体光放大器的全光采样方案不仅以较低速率的采样脉冲得到了较高的采样率,而且便于集成。
江星星[7]（2020）在《基于光电器件的模数混合混沌系统及其应用研究》文中研究表明混沌系统已经广泛应用于科学研究的各个领域。在工程中,使用模拟器件实现的连续状态混沌系统动力学行为丰富,但鲁棒性较低,难以实现稳定的控制和信号的稳定再生;使用数字信号处理器件实现的离散状态混沌系统鲁棒性强,稳定可控,但是在有限状态下系统的动力学性能受到制约。在实际应用场景下,需要丰富的动力学特性实现特定的功能,同时又依赖于稳定可控特性来保证系统的可靠运行。本论文立足于模拟和数字系统的优势互补特性,结合光电器件的宽带特性,提出了基于光电延迟反馈结构的模数混合混沌系统新模型及其实现方法。更进一步地,研究了该模数混合混沌在双基地雷达和光计算领域中的具体应用。论文的创新性研究成果如下:（1）针对工程应用对混沌系统的宽带特性、动力学特性、可控性和鲁棒性的兼顾需求,提出了基于光电器件的模数混合混沌系统新模型。基于反时间混沌机制、电光相位-幅度转换机制和电光非线性变换机制,构建了两种可行的模数混合混沌系统结构,分析了系统的动力学行为。通过仿真和实验对两种模数混沌系统分别进行了研究。最终验证了高带宽（有效带宽:7.3GHz和12.4GHz）、无延时签名统计特征、高复杂度（排列熵:0.98和0.9918）的混沌信号产生,系统具有优良的动力学性能。此外,系统状态受数字域控制,参数空间大于2144,可控性较高。混沌信号可由数字序列再生,系统对模拟参数敏感性相对较低,因此具有较强的鲁棒性和可再生能力。（2）针对电子对抗环境下雷达系统对探测精度、抗干扰能力、抗窃听能力的新要求,提出了基于模数混合混沌系统和数字同步机制的双基地噪声雷达新方案。通过仿真和实验对混沌信号的基本探测特性进行了研究,结果表明产生的混沌信号具有宽带随机的时频域特征以及特性优良的模糊函数,应用在雷达系统中,具有较强的抗干扰、抗窃听能力和较高的探测精度,其等效距离和速率探测精度可达6cm和15m/s。此外,通过仿真分析了数字同步机制对系统探测性能的影响。与传统方案相比,基于无线信道和光纤传输的数字同步双基地噪声雷达方案能够有效降低互干扰现象,探测信噪比分别提升11.12d B和9.98d B,改善了接收机目标探测质量。（3）针对目前数字光计算存在的计算能力较低、功能重构复杂等问题,提出了基于模数混合混沌系统的可重构电光布尔函数发生器新方案。通过仿真对布尔函数发生器的性能进行了研究。结果表明在四输入单输出情况下,理论上65536种布尔函数功能均可以在同一物理系统中受控实现。研究了噪声对非线性迭代稳定性的影响,结果表明,在噪声参与下时,系统可以较为稳定地实现19640个布尔函数。
张天航[8]（2020）在《基于光延迟的微波信号处理技术研究》文中研究说明微波技术已经成为现代通信、雷达探测、卫星定位等众多应用领域的核心技术,宽带、高速、精准的微波信号处理技术成为人们关注研究的前沿热点。然而,基于电子技术的微波信号处理技术,在处理速率、传输损耗、带宽、抗干扰能力等方面都不能满足应用需求。微波光子技术以其高效、大带宽、低损耗、抗电磁干扰等方面的优势,可以全方位地提升微波信号处理能力。论文将围绕微波光子信号处理技术,重点研究了全光数模转换和光电模数转换技术,论文的主要内容包括:首先,对现有的光数模转换和光模数转换的技术方案进行了详细地研究,分析了这些方案的优缺点。阐述了微波光子信号处理的原理和关键技术,以及核心光电子器件的原理和工作特性,特别论述了光延迟的原理、测量以及控制方法。并分析了数模转换和模数转换的基本原理,并对其中的技术指标进行了讨论。其次,针对传统数模转换器转换速度受限的问题,提出了一种基于光延迟的全光串行数模转换方案。采用多只波长独立的半导体激光器输出不同权值的光载波并复用,将待转换的串行数字信号调制到该复用的光载波上。再利用光纤色散斜率控制实现多个波长分量之间的等差光延迟,使不同比特位带有权值的光信号在同一段时间窗口内实现非相干叠加。最后,利用时钟同步的光判决门将该时间窗口的叠加光信号切取出来,该光信号的强度即代表模拟量幅度。搭建了基于光延迟的4bit全光串行数模转换实验系统,对4bit数字信号的16个模拟量进行遍历,测得积分非线性误差和差分非线性误差分别为0.108和0.479。同时该数模转换还实现了正弦波、三角波和锯齿波的输出,其转换速率为3.125GS/s,生成的195.3 MHz正弦波,有效位数达到3.46 bit。理论分析和实验研究表明方案可行,实现了较好的技术指标,高精度的延时控制、光开关判决速度以及消光比都会影响系统的性能。再次,针对数模转换位数受限于光源光功率精度的问题,提出了一种基于光延迟插值的光电混合数模转换方案。工作原理为多路EDAC的转换结果分别调制到不同波长的光载波上并复用。然后,利用时钟同步的光判决门截取每个字节时间窗口内不同波长分量的光强度信息。最后,利用光纤色散在不同波长分量之间引入等差光延迟,使带有对应模拟量幅度信息的各个波长分量在时域上均匀展开,完成了基于光延迟的插值,最终输出模拟信号。搭建了基于光延迟的8波长通道和电数模转换器转换精度为16 bit的光电混合数模转换实验系统,实现了转换速率8.33 GS/s的运行,产生了正弦波、三角波、方波和锯齿波等模拟信号,产生的260.4 MHz正弦波,有效位数达到为5.05 bit。理论分析和实验研究表明方案可行,实现了优异的技术指标。利用光延迟插值实现了多路电数模转换器的并行转换,转换速率得到了较大提高。多通道幅度和延迟的失配是误差的主要来源。最后,提出了一种基于光延迟的光电混合模数转换方案。工作原理为采用窄的电脉冲调制宽谱光源产生采样光脉冲。然后,将采样脉冲功分多路并引入等差光延迟,形成多路并行采样脉冲提升了采样速率,模拟信号通过多路强度调制实现采样。随后,利用光纤传输的色散效应,将采样光脉冲展宽由电模数转换阵列完成电量化。理论上推导了多通道幅度和延迟的一致性以及调制的非线性对转换精度的影响。并在此基础上,提出了多通道一致性预校正方法和调制器非线性后处理方案。基于高精度光延迟测量和光纤延迟线制作技术,实现了多通道延迟一致性误差控制在1ps以内。通过添加调制非线性校正,可以提升有效位数,验证了非线性校正的有效性。搭建了基于光延迟的4通道光电混合模数转换实验系统,实现了采样速率12GS/s,对1.992GHz的正弦信号进行模数转换,其有效位数达5.84bit。理论分析和实验研究表明方案可行,实现了高速和宽带的模数转换,且实验系统具有实用价值。综上所述,基于微波光子技术及光延迟技术,实现了微波信号的全光数模转换和光电混合模数转换,具有较高的应用价值。
景世沛[9]（2020）在《基于光学非线性效应的全光量化研究》文中研究指明模数转化器（Analog-to-digital converter,ADC）在信号处理和通信系统中具有重要的作用,大模拟带宽、高采样率、高量化精度的模数转换器也一直是人们追求的目标。传统电子模数转换器由于难以解决采样率和量化精度之间的相互制约问题,难以实现较高的性能。光采样技术可以提供飞秒量级的时间抖动,实现超过100 GSa/s的速率,为了实现高性能的ADC,如何得到高精度的光量化方案就显得尤为重要。而利用一系列的高阶非线性效应实现的全光量化方案,既避免了电子器件的瓶颈问题,又能兼顾大模拟带宽和高量化精度,因此具有重要的研究意义。本文主要探究了基于非线性效应实现全光量化的两种方法,具体工作内容和创新点如下:1、研究了微纳波导中红外波段的高相干超连续谱的产生,基于高折射率、高非线性系数的As2S3材料设计了具有悬臂梁结构的脊型波导来产生超连续谱。波导采用空气和Si3N4作为上下包层,As2S3作为脊芯,脊芯的宽度和高度进行优化选择。设计的波导产生的超连续谱在-40 dB功率处最大谱宽可从1.0 μm到5.6 μm,超过了 2个倍频程。通过改变泵浦波长、峰值功率以及波导长度,对超连续谱展宽机制进行了详细分析。仿真分析了频谱的相干性,讨论了不同随机噪声水平对相干性的影响。这些研究可应用于生物医学检测以及高精密测量等领域。2、研究了高非线性光纤（Highly nonlinear fiber,HNLF）中的自相位调制效应,提出了采用切割310 m正常色散HNLF中产生的超连续谱的全光量化方案,通过数值仿真分析了飞秒脉冲在非线性效应下产生的频谱展宽现象。正常色散的HNLF能产生平坦且相干性较好的超连续谱,利用密集波分复用器切割超连续谱,仿真证明了该方案的有效性。在此理论基础上,搭建了实验平台,实现了 3 bit和5 bit的全光量化,系统的微分非线性误差和积分非线性误差的最大值分别为0.471 LSB和0.519 LSB,进一步验证了所提方案的有效性。3、研究了基于硅基波导中非线性效应的全光量化方法,提出了基于Si3N4脊型波导的切割超连续谱的全光量化方案。通过优化设计波导结构参数实现了通信波段的全正色散,利用1 cm长的Si3N4脊型波导,在峰值功率为130到440 W的范围内,数值仿真实现了 5.996 bit有效量化分辨率的可集成全光量化器。该方案在较低的功率范围内即可实现光量化,并且能够与其他硅基器件实现片上光互连,为低功耗、可集成全光ADC的实现提供研究基础。4、研究了 HNLF 中的孤子自频移（Soliton self-frequency shift,SSFS）效应,提出了采用310 m反常色散HNLF中产生的SSFS效应的全光量化方案,通过数值仿真模拟了光脉冲在非线性效应下产生的拉曼频移现象。在理论基础上搭建了实验平台,实现了 2.74bit的量化精度。为了得到更高的量化分辨率,提出了级联单模光纤（Single mode fiber,SMF）和HNLF实现频谱压缩的方法,通过仿真实现了光谱宽度从15 nm压缩到1.95 nm,进而将量化精度从压缩前的2.13 bit提高到5.36 bit。5、提出了利用光子晶体光纤（Photonic crystal fiber,PCF）中的SSFS效应实现全光量化的方案。设计了一个5 m长的CS2液芯PCF,在设计的PCF中同时实现了 SSFS和频SPC。当输入功率为15.3 W时,频谱从初始的36.07 nm减小到了 7.33 nm,压缩比达到4.92倍,且频移量高达190 nm。将该PCF应用于可光量化系统中,实现了 4 bit的量化分辨率。相比用级联光纤进行频谱压缩的量化方法,本方案降低了量化系统的复杂性,提高了量化系统的集成性和可靠性,对实现低功耗、集成化的光信号处理系统有重要意义。本文研究了全光量化方法中频率量化的相关理论,并通过不同的HNLF搭建实验平台验证了量化方案的可行性。为了实现低功耗、可集成的全光量化,设计了波导和PCF等具有高非线性系数的非线性介质替代传统的光纤的量化方案。本文工作为后续的全光量化研究打下了研究基础,有望在未来光通信和高速信息处理领域得到广泛应用。
徐传祥[10]（2019）在《基于少模光子晶体光纤产生超连续谱的研究》文中提出超连续光谱因其超宽的连续光谱范围、高度相干等特性,广泛应用于很多领域,成为光学相干层析技术的首选光源,可有效解决超高速率、超大容量组合复用型光纤传输系统的光源问题。光子晶体光纤以其周期性的包层结构、灵活调节的色散和高非线性等特性,在产生高品质超连续光谱的介质中具有独特优势,而少模光子晶体光纤的模式特性有利于产生更宽的超连续光谱,因此研究少模光子晶体光纤产生超连续光谱,具有重要的学术和应用价值。本文的主要研究如下:（1）阐述了超连续光谱的研究背景,介绍了影响超连续光谱产生的传输特性与非线性特性。结合麦克斯韦方程和亥姆霍兹,推导出单模非线性薛定谔方程。并推广到少模非线性薛定谔方程,阐述了求解方程采用的数值模拟方法。（2）本文提出了一种利用少模光子晶体光纤模式特性产生低泵浦中红外超连续光谱的新方法。选择了在中红外波段高透过率和高非线性系数的Ge11.5As24Se64.5材料作为光子晶体光纤的基底材料,在最内层空气孔周围添加了六个小空气孔,增强了模式间的相互作用和提高了光纤中的非线性效应,降低了光纤中一阶模式的损耗,设计出具有高非线性、低损耗、色散平坦且具有三零色散的少模光子晶体光纤。简化出少模光子晶体光纤产生超连续光谱的理论模型——二模非线性薛定谔方程,采用分步傅里叶算法进行数值计算,分析了多种非线性效应对超连续光谱的影响:自相位调制占主导作用时,光谱基本以泵浦光中心波长为中心对称扩展;四波混频和交叉相位调制占主导作用时,光谱向长波方向呈现不对称扩展,谱宽变宽;四波混频比交叉相位调制对谱宽扩展影响大。（3）在此基础上,构建了低泵浦少模光子晶体光纤产生中红外超连续光谱的系统,从空气孔层数、占空比和小空气孔直径影响色散与损耗性质的角度优化了少模光子晶体光纤结构参数,再从光纤长度、泵浦光峰值功率、泵浦光峰值功率和泵浦光中心波长影响超连续光谱的角度优化工作参数,得出当泵浦光源中心波长为λ0=3μm,初始脉冲宽度为f0=250fs,泵浦光的峰值功率为P=120W,光纤长度L=3cm时,可产生输出平均功率为-30.5dB,平坦度良好的超连续光谱,光谱范围可从近红外区域到几乎覆盖中红外区域,可满足低泵浦中红外超连续光源的应用需要。
二、Optical Sampling at 80 Gbit/s Using a Highly Non-Linear Photonic Crystal Fiber（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Optical Sampling at 80 Gbit/s Using a Highly Non-Linear Photonic Crystal Fiber（论文提纲范文）
（1）40 GHz锁模皮秒激光信号源关键技术与应用研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 缩写词索引 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 光通信 |
| 1.1.2 量子通信 |
| 1.1.3 发展需求 |
| 1.2 锁模脉冲信号源 |
| 1.2.1 研究进展 |
| 1.2.2 锁模技术概述 |
| 1.3 全光时钟提取 |
| 1.4 量子光通信信号源 |
| 1.4.1 单光子信号源 |
| 1.4.2 纠缠光子信号源 |
| 1.5 面临的新问题 |
| 1.6 本文的主要研究工作 |
| 2 理论基础 |
| 2.1 锁模激光器理论 |
| 2.1.1 被动锁模 |
| 2.1.2 主动锁模 |
| 2.1.3 有理数锁模 |
| 2.2 脉冲光信号的测量与时钟提取原理 |
| 2.2.1 脉冲形状的自相关测量 |
| 2.2.2 信号抖动的互相关测量 |
| 2.2.3 全光时钟提取 |
| 2.3 量子光源的理论描述 |
| 2.3.1 单光子源 |
| 2.3.2 光量子纠缠源 |
| 2.4 本章小节 |
| 3 被动锁模光纤环形激光器 |
| 3.1 基于SOA非线性偏振旋转的被动锁模激光器 |
| 3.1.1 实验系统与原理概述 |
| 3.1.2 EDFA和 SOA的增益特性 |
| 3.1.3 基频率锁模与脉冲波形 |
| 3.2 被动锁模光纤激光器中的调Q脉冲和矩形脉冲 |
| 3.2.1 实验系统简介 |
| 3.2.2 调Q脉冲和矩形脉冲 |
| 3.2.3 矩形脉冲的演化 |
| 3.3 光纤激光器系统偏振态的控制与稳定 |
| 3.3.1 高速稳偏器原理 |
| 3.3.2 稳偏器三单元控制的必要性 |
| 3.3.3 稳偏器的精度和响应时间 |
| 3.3.4 稳偏器的应用效果 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 40 GHz主动锁模皮秒信号源的产生与全光时钟提取 |
| 4.1 主动锁模光纤环形激光器 |
| 4.1.1 实验系统与原理概述 |
| 4.1.2 调制频率对锁模脉冲的影响与精确基频获取 |
| 4.1.3 锁模皮秒激光信号源的测量 |
| 4.2 高阶主动锁模皮秒激光信号源 |
| 4.2.1 5-11 GHz有理数谐波锁模 |
| 4.2.2 40 GHz量级主动锁模实验结果 |
| 4.3 高速PRBS数据的全光时钟提取 |
| 4.3.1 全光时钟提取实验系统 |
| 4.3.2 12 GHz时钟提取实验结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于锁模皮秒激光源的量子光源制备 |
| 5.1 单光子源的制备 |
| 5.1.1 实验系统与原理概述 |
| 5.1.2 弱脉冲中平均光子数的分布 |
| 5.1.3 单光子源制备实验结果与分析 |
| 5.2 纠缠态量子光源的制备 |
| 5.2.1 纠缠态制备实验系统 |
| 5.2.2 基于BBO晶体的倍频和参量下转换 |
| 5.2.3 纠缠态的测量实验结果 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 本文主要研究成果 |
| 6.2 下一步拟进行的工作 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）微波光子模数转换关键技术研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩略词表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 微波光子技术介绍 |
| 1.3 微波光子模数转换技术研究现状 |
| 1.3.1 基于马赫曾德尔调制特性的量化编码 |
| 1.3.2 光子时间拉伸技术 |
| 1.3.3 时间波长交织的光采样 |
| 1.3.4 基于非线性效应的量化编码 |
| 1.4 本文的主要工作和章节安排 |
| 第2章 移相光量化技术研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 移相光量化系统 |
| 2.2.1 基本原理 |
| 2.2.2 编码特性 |
| 2.2.3 有效比特位 |
| 2.3 基于线性组合原理的改进方案 |
| 2.3.1 系统设计 |
| 2.3.2 实验结果 |
| 2.3.3 性能分析 |
| 2.4 基于平衡探测的自适应阈值判决方案 |
| 2.4.1 阈值判决与平衡探测原理 |
| 2.4.2 系统设计 |
| 2.4.3 实验结果 |
| 2.4.4 性能分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 FlashADC的光子串行方案 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 FlashADC介绍 |
| 3.2.1 基本原理 |
| 3.2.2 编码特性 |
| 3.3 基于多波长采样的光子串行实现方案 |
| 3.3.1 系统设计 |
| 3.3.2 仿真与实验结果 |
| 3.3.3 性能改进分析 |
| 3.3.4 实现方案的可行性分析 |
| 3.4 非均匀量化的实现 |
| 3.5 大信号输入情况下的实现方案 |
| 3.5.1 系统设计 |
| 3.5.2 仿真与结果讨论 |
| 3.5.3 方案改进 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于相位调制的光子时间拉伸技术 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 光子时间拉伸系统 |
| 4.2.1 基本原理 |
| 4.2.2 非线性失真 |
| 4.2.3 色散引起的功率衰落 |
| 4.3 基于相位调制的光子时间拉伸系统 |
| 4.3.1 理论模型 |
| 4.3.2 频率响应及带宽计算 |
| 4.3.3 各阶非线性失真分量计算 |
| 4.3.4 仿真与实验结果 |
| 4.4 基于双通道结构的带宽改进方案 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间的主要研究成果及项目支持 |
（3）基于无腔脉冲源的光采样技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文的研究背景与意义 |
| 1.2 光模数转换器的分类简介 |
| 1.2.1 光辅助ADC |
| 1.2.2 光采样电量化ADC |
| 1.2.3 电采样光量化ADC |
| 1.2.4 光采样光量化ADC |
| 1.2.5 光模数转换器发展现状小结 |
| 1.3 论文的工作内容和意义 |
| 1.3.1 论文的工作内容 |
| 1.3.2 论文的工作意义 |
| 1.4 论文的结构安排 |
| 第二章 光模数转换和无腔脉冲源的基本理论 |
| 2.1 模数转换的基本原理和重要参数分析 |
| 2.1.1 模数转换的基本原理 |
| 2.1.2 部分模数转换重要参数的分析 |
| 2.2 光电检测技术简介 |
| 2.2.1 PIN型光电二极管的基本原理 |
| 2.2.2 PIN型光电二极管的性能指标 |
| 2.3 三种电光调制器的基本理论 |
| 2.3.1 相位调制器的基本原理 |
| 2.3.2 马赫曾德尔强度调制器的基本原理 |
| 2.3.3 双输出马赫曾德尔强度调制器基本原理 |
| 2.4 光脉冲在光纤中传输的基本原理和色散特性 |
| 2.4.1 光在光纤中传输的基本方程 |
| 2.4.2 光纤色散的基本理论 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于无腔脉冲源的光采样结构设计 |
| 3.1 基于无腔脉冲源的光采样结构的方案 |
| 3.1.1 传统光ADC系统的特点 |
| 3.1.2 基于无腔脉冲源的光采样结构工作流程 |
| 3.2 基于无腔脉冲源的光采样结构设计 |
| 3.2.1 无腔脉冲源的结构设计 |
| 3.2.2 光采样过程 |
| 3.2.3 基于时分复用结构的光采样结构 |
| 3.3 光脉冲源的选择以及系统误差分析 |
| 3.3.1 光采样脉冲源的选择 |
| 3.3.2 光采样脉冲源的抖动和误差分析 |
| 3.3.3 调制器对系统性能的影响 |
| 3.4 无腔脉冲源输出脉冲性能分析 |
| 3.4.1 啁啾脉冲 |
| 3.4.2 啁啾脉冲的产生 |
| 3.4.3 脉冲宽度与群速度色散的关系 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于无腔脉冲源的光采样结构的仿真和实验 |
| 4.1 基于无腔脉冲源的光采样结构的具体结构图 |
| 4.2 无腔脉冲源的系统仿真和性能分析 |
| 4.2.1 无腔脉冲源的系统仿真 |
| 4.2.2 无腔脉冲源仿真输出结果的抖动和误差分析 |
| 4.3 基于时分复用技术的光采样结构的系统仿真和分析 |
| 4.4 基于时分复用技术的光采样结构的相关实验和分析 |
| 4.4.1 电光调制器的输出特性 |
| 4.4.2 射频信号功率的控制以及光采样结构的输出结果 |
| 4.4.3 光采样结构的稳定性分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 研究工作总结 |
| 5.2 下一步展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（4）面向超高速光传输的信号处理技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 超高速光传输系统研究背景及发展趋势 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 关键技术及发展趋势 |
| 1.2 高速Nyquist时分复用技术的研究现状与关键问题 |
| 1.2.1 高速Nyquist时分复用传输系统的研究现状 |
| 1.2.2 高速Nyquist时分复用面临的关键问题 |
| 1.3 Kramers-Kronig接收技术的研究现状与关键问题 |
| 1.3.1 Kramers-Kronig接收系统的研究现状 |
| 1.3.2 Kramers-Kronig接收技术面临的关键问题 |
| 1.4 本文主要工作与结构 |
| 第二章 超高速Nyquist光时分复用信号的发送与接收理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 Nyquist OTDM技术原理 |
| 2.2.1 正交时分复用技术 |
| 2.2.2 Nyquist OTDM与光OFDM的对偶性 |
| 2.3 超短Nyquist脉冲生成原理 |
| 2.3.1 Nyquist脉冲的时频特性 |
| 2.3.2 频谱成形法产生Nyquist脉冲的机理 |
| 2.4 Nyquist OTDM信号单支路收发原理 |
| 2.4.1 调制技术 |
| 2.4.2 相干解调技术 |
| 2.4.3 数字信号处理技术 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 超高速Nyquist光时分复用系统解复用技术研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于相干匹配采样的Nyquist OTDM解复用技术 |
| 3.2.1 相干匹配采样解复用原理 |
| 3.2.2 相干匹配采样解复用方案中相关参数对解复用性能的影响 |
| 3.2.3 160 Gbaud Nyquist OTDM信号相干匹配采样解复用实验研究 |
| 3.3 基于单个IQ调制器的Nyquist OTDM解复用技术 |
| 3.3.1 单个IQ调制器产生准Nyquist脉冲解复用原理与仿真 |
| 3.3.2 单个IQ调制器对160 Gbaud Nyquist OTDM信号解复用实验 |
| 3.4 基于时域展宽辅助的Nyquist OTDM解复用技术 |
| 3.4.1 时空对偶性与Nyquist OTDM信号时域展宽原理 |
| 3.4.2 160 Gbaud Nyquist OTDM信号时域展宽辅助解复用实验研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 Kramers-Kronig接收技术研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Kramers-Kronig接收机的数学模型与结构 |
| 4.3 Kramers-Kronig接收机的性能分析及验证 |
| 4.3.1 信号的载波功率比(CSPR)对KK接收机的性能影响分析 |
| 4.3.2 接收机上采样率对KK接收机的性能影响分析 |
| 4.4 基于星座图概率成型的低CSPR KK接收技术 |
| 4.4.1 方案原理与仿真分析 |
| 4.4.2 基于星座图概率成型的低CSPR KK接收实验与仿真研究 |
| 4.4.3 实验验证与结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于时域Talbot效应的全光信号加密技术 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 Talbot效应理论 |
| 5.2.1 空间Talbot效应原理 |
| 5.2.2 时域Talbot效应原理及实现 |
| 5.3 基于时域Talbot效应的PAM 4信号加密/解密仿真 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 6.1 成果总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录 缩略语表 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间论文成果与科研项目 |
（5）基于硅基光学延迟线的波长-模式脉冲交织器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 硅基集成光电子器件 |
| 1.2 集成光延迟芯片 |
| 1.2.1 集成光延迟芯片的背景与应用 |
| 1.2.2 集成光延迟芯片的实施方法 |
| 1.2.3 集成光延迟芯片的研究现状 |
| 1.3 时间交替高重频脉冲生成器 |
| 1.3.1 高频脉冲的应用 |
| 1.3.2 时间交织高重频脉冲生成器的研究现状 |
| 1.3.3 时间交织高重频脉冲生成器的面临问题 |
| 1.4 本论文结构安排及主要内容 |
| 第二章 基于延迟线结构的硅基波长-模式脉冲交织核心元件设计 |
| 2.1 硅基光延迟线 |
| 2.1.1 硅基光波导 |
| 2.1.2 移相器和可调衰减器的设计 |
| 2.1.3 光延迟芯片架构设计 |
| 2.1.4 光延迟芯片分析与讨论 |
| 2.2 波长与模式复用器件 |
| 2.2.1 波分复用器件 |
| 2.2.2 模分复用器件 |
| 2.3 基于延迟线的脉冲波长-模式复用器模型与仿真 |
| 2.3.1 脉冲复用分立模型的仿真 |
| 2.3.2 脉冲复用整体模型的仿真 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 大范围连续可调超薄硅波导光延迟线 |
| 3.1 延迟线的设计 |
| 3.2 实验验证 |
| 3.2.1 单级和双级MZI开关的比较 |
| 3.2.2 光延迟特性 |
| 3.2.3 OTDM和 QAWG实验 |
| 3.3 进一步提升光延迟芯片性能的讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 硅基波长-模式脉冲交织器 |
| 4.1 波长-模式脉冲交织器 |
| 4.1.1 脉冲交织器的设计 |
| 4.1.2 不同参数对脉冲交织模型的影响 |
| 4.2 实验验证 |
| 4.2.1 波长脉冲交织器 |
| 4.2.2 波长-模式脉冲交织器 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 硅基波长-模式脉冲交织高速光采样 |
| 5.1 波长-模式脉冲交织光学采样架构 |
| 5.1.1 整体架构 |
| 5.1.2 核心组件的设计 |
| 5.2 实验验证 |
| 5.2.1 波分脉冲交织器 |
| 5.2.2 WDM带通滤波器组 |
| 5.2.3 多模EO调制器 |
| 5.3 总体性能评估 |
| 5.4 脉冲交织器的应用前景讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录一 符号与标记 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间已发表或录用的论文 |
| 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
（6）基于非线性效应的全光采样方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 全光采样研究现状 |
| 1.2.1 概况 |
| 1.2.2 基于光纤的全光采样研究 |
| 1.2.3 基于半导体光放大器的全光采样研究 |
| 1.3 论文组织结构 |
| 第二章 基于光纤和SOA的光传输基本理论 |
| 2.1 光纤中脉冲传输模型 |
| 2.2 非线性薛定谔方程的数值求解方法 |
| 2.2.1 分步傅里叶方法 |
| 2.2.2 龙格库塔法 |
| 2.3 SOA中光传输的基本理论 |
| 2.3.1 SOA的结构和工作原理 |
| 2.3.2 SOA中光学非线性效应 |
| 2.3.3 光波在SOA中的传输方程 |
| 2.3.4 SOA的载流子速率方程 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于高非线性光纤的全光采样方法研究 |
| 3.1 四波混频光采样原理 |
| 3.2 双啁啾参量广播光采样方案设计 |
| 3.2.1 光采样总体方案 |
| 3.2.2 参量广播及延迟模块 |
| 3.2.3 双啁啾泵浦采样模块 |
| 3.3 采样系统仿真分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于SOA的全光采样方法研究 |
| 4.1 基于SOA的全光采样系统 |
| 4.2 参量广播模块 |
| 4.2.1 基于SOA四波混频的参量广播原理 |
| 4.2.2 参量广播仿真分析 |
| 4.3 参量采样模块 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 不足之处及展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（7）基于光电器件的模数混合混沌系统及其应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 混沌系统的研究背景和意义 |
| 1.2 混沌系统的分类 |
| 1.3 电光混沌系统概述 |
| 1.4 数字混沌系统概述 |
| 1.5 模数混合混沌系统 |
| 1.6 论文主要研究内容及创新点 |
| 2 电光延迟反馈混沌系统的基本理论 |
| 2.1 电光延迟反馈混沌系统的理论模型 |
| 2.2 电光延迟反馈混沌系统特性评价方法 |
| 2.3 电光混沌系统的常用器件 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于电光延迟反馈的模数混合混沌系统设计与实现 |
| 3.1 理论模型设计 |
| 3.2 关键技术原理及实现 |
| 3.3 基于光学反时间混沌的模数混合混沌系统 |
| 3.4 基于电光相位幅度转化机制的模数混合混沌系统 |
| 3.5 系统特性对比 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 模数混合混沌系统在双基地雷达中的应用 |
| 4.1 双基地雷达研究背景 |
| 4.2 双基地噪声雷达概述 |
| 4.3 基于模数混合混沌系统的雷达信号基本特性 |
| 4.4 基于模数混合混沌系统的双基地雷达系统 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于模数混合混沌系统的光电布尔函数发生器 |
| 5.1 光学计算研究背景 |
| 5.2 可重构布尔函数基本实现原理 |
| 5.3 基于电混沌系统的布尔函数实现 |
| 5.4 基于模数混合混沌系统的光电布尔函数发生器 |
| 5.5 系统性能对比 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 论文工作总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表的论文与专利目录 |
| 附录2 论文中英文缩写简表 |
| 附录3 公开发表的学术论文与博士学位论文的关系 |
（8）基于光延迟的微波信号处理技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 部分缩写中英文对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 微波光子学研究背景及意义 |
| 1.2 光数模转换技术的发展及研究现状概况 |
| 1.2.1 并行光DAC结构 |
| 1.2.2 串行光DAC结构 |
| 1.3 光模数转换技术的发展及研究现状概况 |
| 1.3.1 光学辅助ADC |
| 1.3.2 电采样光量化ADC |
| 1.3.3 光采样电量化ADC |
| 1.3.4 全光数模转换结构 |
| 1.4 论文主要研究内容 |
| 1.5 本论文的结构安排 |
| 第二章 微波光子信号处理技术基础 |
| 2.1 关键光电子器件工作特性 |
| 2.1.1 电光调制器工作特性 |
| 2.1.2 光电探测器工作特性 |
| 2.1.3 光源工作特性 |
| 2.2 光延迟技术 |
| 2.2.1 光延迟技术简介 |
| 2.2.2 光纤延迟线种类 |
| 2.2.3 光纤延迟测量 |
| 2.2.4 基于光纤色散的延迟控制 |
| 2.3 DAC和ADC技术 |
| 2.3.1 数模转换器工作原理 |
| 2.3.2 模数转换器工作原理 |
| 2.3.3 转换器参数指标 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于光延迟的全光数模转换系统 |
| 3.1 基于多波长延迟加权的全光串行数模转换系统方案 |
| 3.2 全光串行数模转换系统性能分析 |
| 3.2.1 转换速率分析 |
| 3.2.2 转换精度分析 |
| 3.2.3 延迟误差分析 |
| 3.3 基于多波长光延迟的全光串行数模转换系统实验方案 |
| 3.4 全光串行数模转换系统实验系统搭建 |
| 3.4.1 光源部分搭建 |
| 3.4.2 光延迟部分搭建 |
| 3.5 全光串行数模转换系统实验结果及分析 |
| 3.5.1 全光串行数模转换实验系统 |
| 3.5.2 全光串行数模转换系统实验结果 |
| 3.5.3 全光串行数模转换系统实验结果分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于光延迟的光电混合数模转换系统 |
| 4.1 基于多通道光延迟插值的光电混合数模转换系统方案 |
| 4.2 光电混合数模转换系统性能分析 |
| 4.2.1 转换速率分析 |
| 4.2.2 转换精度分析 |
| 4.3 基于光延迟插值的光电混合数模转换系统实验方案 |
| 4.4 光电混合数模转换系统实验搭建 |
| 4.4.1 电子部分搭建 |
| 4.4.2 光路部分搭建 |
| 4.5 光电混合数模转换系统实验结果及分析 |
| 4.5.1 光电混合数模转换系统实验 |
| 4.5.2 光电混合数模转换系统实验结果 |
| 4.5.3 光电混合数模转换系统实验结果分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 基于光延迟的模数转换系统 |
| 5.1 基于光延迟的模数转换系统方案 |
| 5.1.1 系统工作原理 |
| 5.1.2 光源选择与脉冲展宽分析 |
| 5.2 多通道一致性分析 |
| 5.2.1 幅度一致性分析 |
| 5.2.2 时域一致性分析 |
| 5.2.3 通道偏置一致性分析 |
| 5.2.4 多通道一致性预校正分析 |
| 5.3 调制非线性分析 |
| 5.3.1 调制深度非线性分析 |
| 5.3.2 调制器工作点偏移分析 |
| 5.3.3 调制器非线性后处理 |
| 5.4 基于光延迟的光电混合模数转换系统实验方案 |
| 5.5 光电混合模数转换系统实验系统搭建 |
| 5.5.1 电子部分配置 |
| 5.5.2 光路配置 |
| 5.6 光电混合模数转换系统实验结果及分析 |
| 5.6.1 光电混合模数转换实验系统 |
| 5.6.2 光电混合模数转换系统实验结果及分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（9）基于光学非线性效应的全光量化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光模数转换的发展及研究现状 |
| 1.3 基于非线性效应的全光量化关键技术 |
| 1.4 论文主要内容及章节安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 光脉冲的非线性传输理论 |
| 2.1 光脉冲在非线性介质中的传输 |
| 2.1.1 光脉冲在光纤中的传输 |
| 2.1.2 光脉冲在硅基波导中的传输 |
| 2.2 光纤中超连续谱的产生 |
| 2.2.1 超连续谱展宽的数学模型 |
| 2.2.2 色散效应对超连续谱展宽的影响 |
| 2.2.3 非线性效应对超连续谱展宽的影响 |
| 2.3 光纤中的孤子自频移和频谱压缩 |
| 2.4 非线性薛定谔方程的数值求解方法 |
| 2.4.1 分步傅里叶法 |
| 2.4.2 有限元法 |
| 2.4.3 半解析矩量法 |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 硫族化物波导中红外超连续谱产生 |
| 3.1 As_2S_3波导中SC产生及相干性理论模型 |
| 3.2 As_2S_3脊型波导设计 |
| 3.3 超连续谱产生的仿真分析 |
| 3.3.1 As_2S_3波导中超连续谱产生 |
| 3.3.2 As_2S_3波导中超连续谱的相干性 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 切割超连续谱的全光量化方法研究 |
| 4.1 切割SC的光量化原理 |
| 4.2 量化误差 |
| 4.3 基于高非线性光纤的全光量化 |
| 4.3.1 3 bit光量化数值仿真 |
| 4.3.2 3 bit光量化实验 |
| 4.3.3 5 bit光量化实验 |
| 4.4 基于SI_3N_4脊型波导的全光量化 |
| 4.4.1 Si_3N_4脊型波导设计 |
| 4.4.2 Si_3N_4脊型波导中超连续谱产生 |
| 4.4.3 全光量化仿真实现和分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 孤子自频移全光量化方法研究 |
| 5.1 SSFS全光量化原理 |
| 5.2 基于高非线性光纤的全光量化 |
| 5.3 频谱压缩提高量化精度 |
| 5.3.1 3 bit光量化数值仿真 |
| 5.3.2 基于SMF和HNLF的频谱压缩 |
| 5.3.3 SMF和HNLF级联频谱压缩 |
| 5.4 基于CS_2PCF的频谱压缩全光量化 |
| 5.4.1 CS_2液体简介 |
| 5.4.2 基于CS_2液芯PCF的孤子频移和谱压缩 |
| 5.4.3 基于CS_2液芯PCF的全光量化 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 不足之处及改进措施 |
| 附录 缩略语 |
| 攻读博士学位期间的主要科研成果 |
| 致谢 |
（10）基于少模光子晶体光纤产生超连续谱的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景和意义 |
| 1.2 光子晶体光纤 |
| 1.2.1 光子晶体光纤的简介 |
| 1.2.2 光子晶体光纤的模式特性 |
| 1.2.3 少模光子晶体光纤 |
| 1.3 超连续谱的国内外研进展 |
| 1.3.1 超连续谱产生的方法 |
| 1.3.2 光纤产生超连续谱的国内外研究进展 |
| 1.3.3 少模光子晶体光纤产生超连续谱的国内外研究 |
| 1.4 本文的研究思路及主要内容 |
| 第二章 光纤产生超连续谱的理论及研究方法 |
| 2.1 光纤的损耗和色散 |
| 2.1.1 光纤的损耗 |
| 2.1.2 光纤的色散 |
| 2.2 光子晶体光纤传输特性的数值方法 |
| 2.2.1 有效折射率法 |
| 2.2.2 平面波展开法 |
| 2.2.3 时域有限差分法 |
| 2.2.4 多极化法 |
| 2.2.5 有限元法 |
| 2.3 光子晶体光纤中的非线性效应 |
| 2.3.1 自相位调制 |
| 2.3.2 交叉相位调制及四波混频 |
| 2.3.3 受激拉曼散射和受激布里渊散射 |
| 2.4 光纤中脉冲传输的理论基础 |
| 2.4.1 单模条件下广义非线性薛定谔方程 |
| 2.4.2 少模条件下广义非线性薛定谔方程 |
| 2.4.3 数值方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于少模光子晶体光纤超连续谱的产生与控制 |
| 3.1 二模产生超连续谱的理论模型 |
| 3.2 少模光子晶体光纤的结构及特征参量 |
| 3.2.1 少模光子晶体光纤材料的选取 |
| 3.2.2 少模光子晶体光纤结构的选取 |
| 3.2.3 少模光子晶体光纤的特性参量 |
| 3.3 非线性效应对二模产生超连续谱的影响 |
| 3.3.1 自相位调制对超连续谱的影响 |
| 3.3.2 自相位调制与交叉相位调制对超连续谱的影响 |
| 3.3.3 自相位调制与四波混频对超连续谱的影响 |
| 3.3.4 二模产生超连续谱的分析 |
| 3.3.5 不同非线性效应作用下的超连续谱曲线对比 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 少模光子晶体光纤产生低泵浦中红外超连续谱的研究 |
| 4.1 少模光子晶体光纤的结构优化 |
| 4.1.1 空气孔层数对光纤色散和损耗的影响 |
| 4.1.2 占空比对光纤色散和损耗的影响 |
| 4.1.3 小空气孔直径对光纤色散和损耗的影响 |
| 4.2 单模产生超连续光谱 |
| 4.3 二模产生超连续光谱系统的建立 |
| 4.3.1 3μm波段飞秒激光光源获得 |
| 4.3.2 单模—少模模式转换器 |
| 4.3.3 偏振滤波器和偏振控制器 |
| 4.3.4 光纤耦合器 |
| 4.4 少模光子晶体光纤产生超连续谱的分析与优化 |
| 4.4.1 少模光子晶体光纤长度对超连续谱的影响 |
| 4.4.2 泵浦光源峰值功率对超连续谱的影响 |
| 4.4.3 泵浦光源脉冲宽度对超连续谱的影响 |
| 4.4.4 泵浦光源中心波长对超连续谱的影响 |
| 4.5 低泵浦中红外超连续谱的应用 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文 |
| 致谢 |
四、Optical Sampling at 80 Gbit/s Using a Highly Non-Linear Photonic Crystal Fiber（论文参考文献）
- [1]40 GHz锁模皮秒激光信号源关键技术与应用研究[D]. 王海洋. 北京交通大学, 2021(02)
- [2]微波光子模数转换关键技术研究[D]. 何红霞. 浙江大学, 2021(01)
- [3]基于无腔脉冲源的光采样技术研究[D]. 邵博. 北京邮电大学, 2021(01)
- [4]面向超高速光传输的信号处理技术研究[D]. 岳磊. 北京邮电大学, 2021(01)
- [5]基于硅基光学延迟线的波长-模式脉冲交织器研究[D]. 王心怡. 上海交通大学, 2020(01)
- [6]基于非线性效应的全光采样方法研究[D]. 王睿琦. 北京邮电大学, 2020(05)
- [7]基于光电器件的模数混合混沌系统及其应用研究[D]. 江星星. 华中科技大学, 2020(01)
- [8]基于光延迟的微波信号处理技术研究[D]. 张天航. 电子科技大学, 2020(07)
- [9]基于光学非线性效应的全光量化研究[D]. 景世沛. 北京邮电大学, 2020(04)
- [10]基于少模光子晶体光纤产生超连续谱的研究[D]. 徐传祥. 南京邮电大学, 2019(02)