研究目的
通过采用时间交错采样方法提高有效采样率,从而改进频谱高效的采样方案,以处理适用于通信的宽带光信号。
研究成果
基于时间柱面透镜的时域交错光学采样技术成功处理了高达80 GHz的宽带光信号,有效位数(ENOB)范围为4.2至3.5,展示了无需脉冲泵浦或波长转换的高采样率,从而实现了更高效的频谱利用。
研究不足
信道数量受限于光谱资源消耗、掺铒光纤放大器(EDFA)的非均匀增益、色散补偿光纤(DCF)的色散,以及克服环境干扰导致的信道间定时抖动的挑战。在较高输入频率下,性能会略有下降。
1:实验设计与方法选择:
本实验基于时空对偶性的透镜式时间采样原理,采用四波长时域交织采样方案提升采样率。
2:样本选择与数据来源:
被测信号(SUT)为16位码型长度的20 Gb/s NRZ数据信号,通过生成40至80 GHz光学正弦信号进行特性表征。
3:实验设备与材料清单:
包含连续波激光器、马赫-曾德尔调制器(MZM)、WaveShaper、相位调制器(PM)、色散补偿光纤(DCF)、掺铒光纤放大器(EDFA)、光学可调带通滤波器(TBPF)、光电二极管(PD)及实时示波器。
4:实验流程与操作步骤:
通过MZM将被测信号调制到四个连续波激光波长(1543 nm、1549 nm、1555 nm、1561 nm),WaveShaper引入-2.08 ps/nm色散产生12.5 ps延迟副本,所有副本经PM以20 GHz正弦波相位调制后通过DCF补偿色散,由EDFA放大后经光学滤波器筛选输出并进行采样分析。
5:08 ps/nm色散产生5 ps延迟副本,所有副本经PM以20 GHz正弦波相位调制后通过DCF补偿色散,由EDFA放大后经光学滤波器筛选输出并进行采样分析。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:采样数据通过实时示波器分析,有效位数(ENOB)按IEEE标准计算,频谱分析采用快速傅里叶变换(FFT)。
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Mach-Zehnder modulator
Modulates the signal under test onto continuous wave laser light
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WaveShaper
Introduces dispersion to generate temporal delays between signal copies
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Phase modulator
Applies phase modulation to the signal copies using a sinusoidal electrical wave
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Dispersion compensating fiber
Compensates chirp from phase modulation to perform temporal lenticular lens function
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Erbium-doped fiber amplifier
Amplifies the optical signal after dispersion compensation
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Optical tunable bandpass filter
Selects different signal copies and blocks out-of-band noise
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Photodiode
Converts optical sampled output to electrical signal for analysis
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Real-time oscilloscope
Analyzes the electrical signal from the photodiode, used for data sampling and ENOB measurement
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