《面向超高速信号的光子采样与处理关键技术与应用》

点击下载 ⇩

该项目属光通信技术与信号处理交叉领域,采用光子学技术突破电子瓶颈限制,实现超高速宽带模拟信号的数字化采样和处理。

提高模拟信号的速度和带宽,是提升雷达、电子对抗等国防电子装备和电子测量与通信系统性能的重要途径。但在数字化处理时遇到模数转换的电子瓶颈:采样率和带宽因时钟抖动、比较器模糊等性能接近物理极限,面临无法跨越的障碍。针对这一国际性难题,该项目发挥光子学高速、宽带和低抖动优势,成功实现了超高速光子采样和波分多通道超宽带并行处理,成果已在星载、光控相控阵雷达和超高速示波器等系统中获得应用,填补了中国该领域技术空白。主要发明点包括:

(1)成功研制高性能飞秒脉冲光源。提出以过渡金属硫化物作为新型可饱和吸收体,利用亚带隙吸收的极短弛豫时间实现了极低噪声锁模运转,将输出脉冲时间抖动降低至接近探测器散弹噪声极限;提出采用混合锁模和腔内色散与非线性联合优化方法,有效解决了脉冲重复频率和光谱宽度之间的相互制约。成功研制了低抖动、宽光谱、高重频被动锁模光纤激光器,为超高速光子采样提供了高性能光源。

(2)成功产生超高速光子采样脉冲。提出时间-波长映射和时域-频域变换过程中的精密时延和色散控制机理,将倍频过程中引入的额外时间抖动控制在飞秒量级,形成了产生40-200GHz高性能光采样脉冲的新方法。其中高精度光延迟测量与控制等技术,已成功应用于星载雷达天馈网络等系统,有效解决了电移相器有限带宽导致的波束倾斜问题,为X波段波束成形,提供了大带宽、高精度、低损耗解决方案。

(3)成功研制高性能光子模数转换系统(PADC)。针对通道间相位和幅度失配,提出基于多参数傅里叶变换的精确测量方法和动态校正算法。研制出超高速时间拉伸PADC,采样率200GSa/s、模拟带宽45GHz,与UCLA同类系统相比,模拟带宽略高,采样率和有效比特位(ENOB)分别提高50GSa/s和0.9bit;研制出高精度时间-波长交织PADC,采样率40GSa/s、ENOB为7bit,与MIT同类系统相比,ENOB相同,采样率提高了一个量级。成果已应用于宽带预警雷达、超高速示波器等系统,有效解决了多频段宽带雷达等的带宽瓶颈。

该项目申请国家发明38项(已授权21项),软件著作权3项。在Optics Letters等光通信领域重要刊物发表论文39篇,1篇入选ESI高被引论文,SCI他引508次(包括B. Eggleton等多位国外院士和B. Jalali等十多位IEEE和OAS Fellow的正面评价)。发表顶级国际会议论文36篇,1篇获最佳论文。团队成员获得国家973首席科学家、国家优青、青年长江、英国皇家学会牛顿学者、上海市浦江人才、曙光学者等荣誉称号。项目研制的高精度光延时测量仪、光子系统故障检测、多通道光功率自动测量和校准等设备已实现产业化,近三年总产值约1.37亿人民币,出口创汇295万美元。

成果说明

1.核心技术产品开发与应用情况:应用时间:2011年至今;应用单位:上海嘉慧光电子技术有限公司(联系人:崔怀军,电话:13601815083);应用效果:上海嘉慧光电子技术有限公司为该项目合作单位,项目核心技术用于精密分光耦合器、光子系统故障检测设备、多通道光功率自动测量设备等新产品开发和高精度光功率计等产品升级换代,近三年(2015-2017年)新增产值约1.37亿元,并向美国、新加坡、印度、泰国、马来西亚等国家出口,三年累计外汇收入约295万美元。 2.光纤时延精密测量与控制技术推广应用情况(一)

  1. 下载详细PDF版/Doc版

提示:为方便大家复制编辑,博主已将PDF文件制作为Word/Doc格式文件。