在上述2种方案的基础上,人们继续开展研究,提出了一种基于光学延时的模数转换器,它吸收了上述2种方案的优点,又省去了复杂的定时电路。其中的一种实现方案如图9所示,它采用超连续(Supercontinnum)的宽光谱的EDFL光纤激光器(谱宽为几十纳米,脉冲宽度为亚皮秒,重复率为吉赫兹左右),经时一段光纤的传输后,首先经过一个偏振分束器(PBS),然后将偏振光通过一个WDM 器件,将其分成若干个波长,各个波长各自通过不同长度的保偏光纤后,由法拉第镜将各个波长的光反射回去,再次经过WDM和偏振分束器后,合成一路包含不同波长光的脉冲序列,通过一个调制器对射频信号进行采样,采样后的脉冲序列再经过另一个WDM器件,将其按波长分配到不同的光路上,实现了并行处理。采用这种方案的一种器件做到了18 Gsps的采样速率和7 bit的采样精度。
相对于国外光学模数转换器的飞速发展,国内在光学模数转换器领域的研究起步较晚,在80年代末期才开始这一方面的研究。上海交通大学应用物理系在90年代初期对Mach-Zehnder型集成光学模数转换器做了研究,沈阳工业学院和中科院长春物理研究所合作在1994年研制了LiNbO3质子交换光波导Fabry-Perot型4位电光模数转换器。目前国内尚未有对第二阶段的光学模数转换器进行研究。
四、光学模数转换器的应用
光学模数转换器在许多方面有着重要应用,目前对光学模数转换器的研究,主要集中在需要高速信息采集处理的系统中的应用上,其中最主要的应用是微波数字雷达。众所周知,现在的微波数字接收器要求将接收到的模拟信号经过几步的混频和滤波,以将信号频率降到电子模数转换器的基带范围内,这一过程不仅昂贵,而且又限制了系统的可靠性和瞬时带宽,同时也增加了系统的尺寸和重量。另外,每一次的混频过程,都会带来信号的失真,增加电磁干扰。如果能研制出一个高速、高动态范围的的模数转换器,使其能够直接对射频信号进行数字化,这样就会极大地改善数字接收器的性能。据《简氏国际防务评论》1998年6月报道:美国国防高级研究计划局计划在今后4年中在“光电模-数转换器技术”上花费约4 000万美元,其目的是提供能处理高达1 000 Gsps采样速率的装置。“光电模-数转换器”计划的目的是通过应用先进的光电部件(例如激光器、调制器、探测器以及微电子和光电子器件)来克服过 去采用的电子电路的局限性。这将允许在军事系统感兴趣的整个频谱范围内在信号源处对信号进行直接的模-数转换,从而在以下几方面获得性能改进:改进数字波形成形以抑制干扰;具有较宽的动态范围以便探测杂波中的目标;具有较宽的瞬时带宽以便改进对目标的识别,例如,当采样速率达到1 000 Gsps时,可能会产生对毫米波信号进行直接宽带模-数转换的新能力。