[00105563]高采样率、高量化分辨率一体化全光模数转换关键技术研究

　　该项目为国家自然科学基金资助面上项目（项目批准号：61475023）。

　　大数据时代的海量信息使信号带宽成倍增长，信号处理需要高采样率、高量化分辨率的模数转换新方法，利用光子技术的优势实现高性能模数转换具有重要的理论和应用意义。

　　该项目围绕着如何实现高采样率、高量化分辨率及可集成化的全光模数转换，从理论和 实验上研究了其中的关键科学和技术问题。在高速采样方面，研究光纤中的四波混频效应和 色散作用，提出了基于参量过程的信号广播和啁啾泵浦光同步采样的高速全光实时采样方案，

　　可获得 150GSa/s 的等效采样率；提出了用 10GHz 低速率脉冲对 160Gb/s 高速 OTDM 信号采样并同时实现解复用的方法，如用 20GHz 的脉冲源，被采样信号速率还可加倍。在全光量化和编码方面，设计了多种特殊结构硅基波导和光子晶体光纤，提出了利用其实现高量化分辨率的系统方案，其中包括：基于孤子自频移的光谱移动和滤波法，基于超连续谱的频谱切割法， 基于交叉相位调制的相移法等，得到的最大 ENOB 为 4.966bit。设计的器件大多采用硅基波导以便今后系统的集成化。另外还提出了相移与波长结合、频移与幅度结合的两种二维全光量化方法，可使量化分辨率进一步提高。建立了基于高非线性光纤切割超连续谱的全光模数转换实验平台，实验实现了 5bit 量化分辨率的全光模数转换。研究了高性能超连续谱的产生，设计硫族化物槽型和悬浮型波导以及液芯光子晶体光纤，得到了超宽和高相干的超连续谱，光谱最大可展宽到 4000nm。研究了短脉冲在波导和光子晶体光纤中的传输机理，设计了多种锥型波导和光纤，仿真实现了频谱压缩、脉冲压缩以及抛物线脉冲自相似传输等，脉冲时域和频域的最大压缩比分别达到 16 和 6。