1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1研究目的及意义

随着大数据时代的到来，多媒体信息的传播，使得人们对通信质量的要求越来越高,通信系统的传输容量和速度都必须得到质的提升才能满足需求。大容量、超高速的光纤通信技术则是下一代互联网快速发展的核心。在光纤通信系统中，密集波分复用(dwma)技术已经发展到极限，单纯增加波长数目实现扩容不再可能，因此增加单波长的通信速率成为通信系统扩容的最佳方式。现在商用高速采样示波器测量最大带宽约为63ghz，也有力科公司利用分频技术和并行采样实现了100ghz的示波器，但是这种造价十分昂贵，增加了光通信设备厂商和研究机构的成本。目前100gbps已经投入商用，2018年以太网联盟支持新近批准的ieee802.3bs中的200g和400g尽快实现商用。但随着速度提升,通信系统的信号质量问题也逐渐显现。面对速率高达400gbps甚至是1tbps的光纤通信系统，对光信号进行质量监测就成为一个难题。传统光信号测量是使用电采样的方法，直接通过高速光电探测器光电转换，然后通过高速数据采集卡转换成数字信号，再进行时域和频域的分析。但是这种测量方法受采样时钟精度、采样保持电路弛豫时间、载波迁移率等瓶颈制约，并且主要曲线与强度参数分析，使得传统电采样技术不适合对更高速率的光信号进行分析处理。面对这一难题，研究人员提出全光采样光信号分析检测方法。全光采样技术将采用过程从电域搬移到光域，这样就可以突破电子速率瓶颈，扩展传统采样带宽，是对光信号进行监测的有效手段。

近年来，全光通信技术发展迅速，为高速光信号的测量指明了前进的方向。光采样技术不仅可以突破传统电域采样的速度限制,而且可以监测高速光信号的相位、幅度、偏振等相关信息，提高了采样的精度，更能够有效监测通信系统中的信号传输质量,可以在未来通信领域和高速通信系统中，提供更好质量的通信，具有更加广阔的应用前景，为我国的光通信产业发展提供更强的技术支持。不仅如此，光采样技术对宽带网络建设等领域的研究发展也有很大意义。

1.2国内外研究现状

2. 研究的基本内容与方案

本课题基于全光采样技术，要求了解全光采样原理以及研究内容和其中涉及到的关键技术，而且实现高速光信号的眼图测量。开发环境是基于matlab等仿真软件实现高速信号眼图的构建的平台。

全光采样经历了从非线性光采样到线性光采样的发展过程。所谓非线性光采样是指利用超短光取样脉冲和待测光信号在光学取样器中发生超快非线性光学效应，通过非线性介质可以将待测光信号的光强线性地映射到闲频光，接着通过光学滤波器将闲频光滤除，再通过低速模数转换器完成量化，最终将低速光信号转化成数字信号。而线性光采样则是，脉冲光和待测信号光在90°混频器中完成线性混频过程，再通过平衡探测器，使本振脉冲光和待测信号光的强度相抵消，剩下混频项，这样就完成了光域的采样过程。获得混频信号之后，再由低速平衡

探测器完成光信号到电信号的转换，模数转换器完成数字化采集，利用数字信号部分完成正交不平衡补偿，信道均衡和偏振解复用；利用软件同步算法提取时钟分量，然后消除频偏以及相位噪声的误差影响，最后恢复出待测光信号的眼图。

本课题主要研究线性光采样的过程，对实现光采样的关键技术：采样脉冲源、时钟同步、光电探测和数据采集等进行分析，以及研究脉冲时间抖动等关键问题对结果的影响。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献，明确研究内容，了解研究所需理论基础。确定方案，完成开题报告。

第4－5周：熟悉掌握基本理论，完成英文资料的翻译，熟悉开发环境。

第6－9周：编程实现各算法，并进行仿真调试。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] yariv, a.,koumans, r.g.m.p. electronics letters，time interleaved optical sampling for ultra-high speed a/d conversion. 1998

[2] hu hao,yu jinlong,zhang litai,zhang aixu,li yan,jiang yang,yang enze，pulse source based on directly modulated laser and phase modulator. optics express . 2007

[3] azaa, josé,muriel, miguel a,real-time optical spectrum analysis based on the time-space duality in chirped fiber gratings.ieee journal of quantum electronics . 2000