面向高精度光学模数转换的采样与量化新方法及关键技术研究

本课题面向超宽带雷达、电子对抗等领域的高精度量化比特需求，以及目前光学模数转换技术在量化精度方面的难题，从理论与实验上研究面向高精度光学模数转换的采样和量化新原理、方法与技术。主要内容包括：高线性、大动态光采样方法与技术；高精度多通道串扰抑制和匹配方法与技术；精确信号重构与系统实验研究。解决高线性电光采样、高精度通道串扰误差消除、高精度系统误差校正等关键问题；构建高精度光学模数转换试验系统；取得具有自主知识产权的原创性成果。为基于光学采样的高分辨率信号采集与处理提供理论和技术支撑。

高速高精度模数转换器是信息化/数字化领域的核心基础器件。本课题面向超宽带雷达、电子对抗等领域对宽带信号的高精度数字化需求，针对目前光学模数转换技术在量化精度方面的问题和挑战，研究面实现高线性高速电光采样、高精度通道并行化与匹配、高精度信号重构的新原理、新方法与技术。为基于光子技术突破“电子瓶颈”实现高分辨率宽带信号采集与处理、提升我国在高端器件和设备上的水平提供理论和技术支撑。.课题组对光学模数转换在高精度采样和量化方面面临的问题和关键技术开展了深入的理论和实验研究。建立了定量描述了光模数转换工作机理的系统理论模型，为高速高精度光模数转换系统的优化设计提供了理论基础；提出了一种基于相位调制器的高精度电光采样方案，具有高对称性、线性度，以及无需加偏振电压的优势；搭建了高重复率192MHz、谱宽大于45nm的飞秒锁模激光器实验系统；在建立基于相位编码电光采样的光模数转换系统的通道不匹配和误差传递模型的基础上，设计实现了多通道匹配和系统标定算法，提出了一种消除光采样时钟幅度抖动引起的误差的自适应处理方法；摸索了一套实现光采样脉冲序列幅度和相位精确控制的工艺，产生了2Gs/s，4.6Gs/s光采样时钟；提出了基于主-从FPGA结构的后端数据采集存储系统的总体架构，设计实现了250MHz、16bit的电ADC采样板、高速大容量电存储与传输模块；构建了4.6Gs/s的光模数转换实验系统，实验研究和验证了提出的相位编码电光采样、多通道匹配和系统标定、信号重构等方法和技术。.通过上述研究，在光采样产生、电光采样、光脉冲幅度和相位精确控制的工艺等方面掌握了多项具有自主知识产权的成果，为推动基于光学采样的高分辨率信号采集与处理技术的发展和研制实用化的系统奠定了坚实的理论和技术支撑。