超高速數字式實時光電示波器研製

《超高速數字式實時光電示波器研製》是依託上海交通大學，由陳建平擔任項目負責人的專項基金項目。

基本介紹

• 中文名：超高速數字式實時光電示波器研製
• 項目類別：專項基金項目
• 項目負責人：陳建平
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

高速數字存儲示波器是現代科學研究不可或缺的工具，其關鍵是模-數轉換技術（ADC）。受時鐘抖動、比較器模糊等因素限制，目前最高水平的電ADC性能已接近理論極限，進一步提升採樣率和模擬頻寬的空間已經很小。正因如此，高端示波器不僅價格昂貴，且受禁運，對我國前沿基礎研究和國防科研帶來了極大影響。光子學具有超高速、超寬頻、低損耗等優點，已在信息傳輸中發揮了極大作用，在數位化信息處理技術中同樣也能發揮其無可比擬的潛能。本項目針對超快物理和化學現象研究、超高速雷達、超高速信息處理和傳輸等領域對波形測量和顯示的需求，開展基於光模數轉換的超高速實時數字存儲示波器研究，包括：基於波分復用的高性能光時鐘產生、超寬頻光採樣、基於色散效應的時間拉伸、多通道數據融合和波形重構等，通過上述關鍵技術的突破，研製出超高速光電實時數字式存儲示波器，提升我國在尖端技術和裝備上的開發能力，擺脫高端測試設備依賴進口的局面。

結題摘要

制約高速數字存儲示波器性能的核心技術是模-數轉換（ADC）。利用光子學技術實現的光ADC，能有效發揮其高速、寬頻等優點，克服電時鐘抖動、比較器模糊等因素的限制，大幅度提高數字存儲示波器的性能，滿足超快物理和化學現象研究、超高速雷達、超高速信息處理和傳輸等領域對波形測量和顯示的需求。近年來受到各國政府的高度重視，如美國DARPA投入巨資，組織MIT、UCLA、林肯實驗室等單位對其開展研究。本項目研究基於光子時間拉伸的模數轉換技術及超高速電光實時數字存儲示波器。通過能力，解決了基於波分復用的高性能光時鐘產生、基於色散效應的時間拉伸、超寬頻光採樣、多通道數據融合和波形重構、以及光子器件的矽基集成等關鍵技術問題，研製了超高速光電實時數字式存儲示波器樣機，性能指標與目前MIT、UCLA的最新報導相仿。部分成果被Nature Photonics和Electronics Letters分別作為Research Highlight和Features加以報導。 項目組共在Optics Letters、Optics Express、IEEE Photonics Technology Letters、IEEE Photonics Journal等國際期刊上發表論文24篇（均為SCI、EI收錄），受邀做國際會議邀請報告3次，發表國際會議論文5篇（均為EI收錄），發表中文期刊論文8篇（EI收錄1篇），上述論文均註明得到本項目資助。申請國家發明專利17項（其中授權4項，申請PTC國際專利5項），軟體著作權2項。項目骨幹入選國家自然科學基金委優青1人次、教育部青年長江1人次（通過答辯）、上海市青年科技啟明星計畫1人次、上海市浦江人才計畫1人次。已畢業5名博士生(其中1人入選洪堡學者)、7名碩士生。 上述工作全面達到或超過了項目計畫書的要求。