二、光学模数转换器的主要技术指标

光学模数转换器和其它的模数转换器一样,其主要技术指标包括:标定精度(Stated Resolution,以编码后的二进制数字的位数N表示,通常以比特数来代表)、采样速率(以每秒采样次数表示,samples/s或sps)、信噪比(SNR)、无寄生动态范围(SFDR,即Spu-rious-free Dynamic Range)和功率消耗(Pdiss)等,其中标定精度和采样速率是其主要的性能指标。模数转换器的另一个常用技术指标为有效比特精度(Neff),有效比特精度是指在输出的标定精度的比特位中,又多少位是实际有效的,它可以用信噪比表示,其转换关系为

三、光学模数转换器的研究进展

光学模数转换技术最初由S.Wright等人于1974年提出,其后在采用的技术上先后形成了2人主流的研究阶段,一个是70年代中后期到80年代中期,主要采用集成光学技术,其主要的器件形式为LiNbO3波导Mach-Zehnder干涉仪阵列、平衡桥式调制器和通道光波导Fabry-Perot调制器阵列3种形式。二是从90年代初开始的,通过借鉴光通信的时分复用和波分复用的技术方案,开始采用光电混合方式的时分或波分方式的模数转换器,通过并行处理的方式来降低所需要的采样速率。

Wright提出的光学模数转换器是将模拟信号电压V加在建立在电光材料衬底上的叉指(Interdigi-tal)电极上,对通过衬底的激光束的波前进行空间周期相位调制,结果在远场得到不同衍射级。通过调节零阶和一阶阈值,可以得到2 bit格林码输出,并可以通过应用第三个比较器,将符号位包括进去。这一方案同其后的各个方案相比,无疑是粗鄙的,但它开创了光学模数转换器的先河,其提出的采用电光调制器、光探测器等原则在今天仍是适用的。

真正对光学模数转换器的发展产生广泛影响的是Taylor在1975年提出的采用集成光学的Mach-Zehnder干涉仪阵列的模数转换器,如图1所示。

光学模数转换器的主要技术指标、性能与应用分析

它采用若干集成的马赫-曾德尔干涉仪组成阵列,要被数字化的模拟电压V同时加在每一个调制器的电极上,电极的长度Ln按二进制序列(2n)变化。当输入强度为I0的激光通过其中一个调制器时,由两臂合成的输出光强In由于干涉而发生变化,其变化可以表示为