[0005] 本发明的目的在于解决传统移相光量化方案中比特精度较低的问题，采用一种改进型的SNS(对称数字系统)编码方案，提供一种结构简单、易集成、比特精度提升的光子模数转换系统及转换方法。
[0006] 为实现上述技术目的，本发明采用的方案如下：
[0007] 一种基于非对称数字编码方案的光子模数转换系统，包括飞秒脉冲激光器、第一光分束器、第二光分束器、第一电光调制器、第二电光调制器、信号发生器、第一直流电源、第二直流电源、光电探测器阵列、比较器阵列和组合逻辑模块；所述的飞秒脉冲激光器与第一光分束器相连；第一光分束器的一个输出端、第一电光调制器、第二光分束器依次相连；第一光分束器的另一个输出端和第二电光调制器相连；第一电光调制器和第二电光调制器的射频口与信号发生器相连；第一电光调制器和第二电光调制器的直流偏置口分别与第一直流电源、第二直流电源相连；第二光分束器和第二电光调制器输出端都与光电探测器阵列相连；光电探测器阵列输出端与比较器阵列相连；比较器阵列输出端与组合逻辑模块相连。
[0008] 一种基于非对称数字编码方案的光子模数转换方法，包括如下步骤：
[0009] 步骤一、飞秒脉冲激光器发出的采样光脉冲经过第一光分束器，分成两路并行的采样光脉冲源；
[0010] 步骤二、两路采样光脉冲分别在第一电光调制器、第二电光调制器同时对模拟射频信号采样，使采样光脉冲携带有模拟信号的信息，得到两路输出光强；
[0011] 步骤三、第一路输出经第二光分束器被分为K束光信号后与第二路输出的光信号经光电探测器阵列完成光电转换，后由比较器阵列作阈值判决。
[0012] 步骤四、将比较器阵列的判决输出接入组合逻辑模块转换为二进制码。
[0013] 对称数字系统是由一系列整数模Mi(i为系统中整数模个数)组成，对于每个Mi，由2Mi个整数组成一个对应的数组:[0,1,2,...Mi‑1,Mi‑1,...,2,1，0]。可以用该数组对任意给定的周期性对称波形进行编码，使得波形的周期对应于2Mi，数列中整数的大小对应于波形的幅度。利用此对称编码方案对系统编码时，系统中每一信道调制器的输出所连接的比较器个数为(Mi‑1)。假定利用n个整数模，则该编码方案实现的量化级数为 从而系统比特精度
[0014] 在所设计的改进型对称数字系统中，对于任意整数模，通过对其对应的数组增加一个整数的方法改变原对称特性。改变后的编码方案如下：整数模Mi产生的编码数组为[0,1,2,...Mi‑1,Mi，Mi‑1,...,2,1]。该方案中，对任意一整数模Mi，每一路信道调制器的输出连接Mi个比较器，通过调整静态偏置电压使第s个调制器的输出信号对应的静态相移分别为：
[0015]
[0016] 其中m表示整数模大小，n表示通道数量。此种改进方案系统实现的量化等级为M＝2m(n‑1)，系统的比特精度为N＝log2[2m(n‑1)]。
[0017] 进一步的，在步骤二中，模拟射频信号是由信号发生器产生并同步输入到第一电光调制器和第二电光调制器。
[0018] 进一步的，第一电光调制器和第二电光调制器的偏置电压由直流电源控制，通过调整调制器的静态偏置电压使两路输出信号的初始相位分别为
[0019] 进一步的，所述第一电光调制器和第二电光调制器的输出光强为：
[0020]
[0021] 其中，Ii是输入光强， 为输入模拟信号Vs(t)引起的相移，是静态偏置电压Vb引起的相移。
[0022] 进一步的，其中步骤三中，第一路信道的输出采用上述改进型编码方案，第j个比较器的阈值设定为： Vj∈{1,1/2,1/3,1/4,…1/m}，(1≤j≤K)。第二路信道中比较器的阈值设定为最大信号强度的一半。
[0023] 相比于现有技术，本发明的有益效果为：
[0024] 本发明提出的一种基于非对称数字编码方案来提升系统比特精度的光子模数转换系统，和传统光子模数转换系统相比，通过设定多个比较阈值，在不增加调制器数量的前提下可以有效提高模数转换系统的比特精度，简化了系统结构，降低了系统成本；同时所用调制器具有相同的半波电压，使得普通的电光调制器可以应用到模数转换系统中，简化了系统的实现；此外，通过调整调制器的半波电压实现移相光量化，简化了系统操作，提升了系统的扩展性和集成度。
