超高速数字式实时光电示波器研制

高速数字存储示波器是现代科学研究不可或缺的工具，其关键是模-数转换技术（ADC）。受时钟抖动、比较器模糊等因素限制，目前最高水平的电ADC性能已接近理论极限，进一步提升采样率和模拟带宽的空间已经很小。正因如此，高端示波器不仅价格昂贵，且受禁运，对我国前沿基础研究和国防科研带来了极大影响。光子学具有超高速、超宽带、低损耗等优点，已在信息传输中发挥了极大作用，在数字化信息处理技术中同样也能发挥其无可比拟的潜能。本项目针对超快物理和化学现象研究、超高速雷达、超高速信息处理和传输等领域对波形测量和显示的需求，开展基于光模数转换的超高速实时数字存储示波器研究，包括：基于波分复用的高性能光时钟产生、超宽带光采样、基于色散效应的时间拉伸、多通道数据融合和波形重构等，通过上述关键技术的突破，研制出超高速光电实时数字式存储示波器，提升我国在尖端技术和装备上的开发能力，摆脱高端测试设备依赖进口的局面。

制约高速数字存储示波器性能的核心技术是模-数转换（ADC）。利用光子学技术实现的光ADC，能有效发挥其高速、宽带等优点，克服电时钟抖动、比较器模糊等因素的限制，大幅度提高数字存储示波器的性能，满足超快物理和化学现象研究、超高速雷达、超高速信息处理和传输等领域对波形测量和显示的需求。近年来受到各国政府的高度重视，如美国DARPA投入巨资，组织MIT、UCLA、林肯实验室等单位对其开展研究。本项目研究基于光子时间拉伸的模数转换技术及超高速电光实时数字存储示波器。通过能力，解决了基于波分复用的高性能光时钟产生、基于色散效应的时间拉伸、超宽带光采样、多通道数据融合和波形重构、以及光子器件的硅基集成等关键技术问题，研制了超高速光电实时数字式存储示波器样机，性能指标与目前MIT、UCLA的最新报道相仿。部分成果被Nature Photonics和Electronics Letters分别作为Research Highlight和Features加以报道。 . 项目组共在Optics Letters、Optics Express、IEEE Photonics Technology Letters、IEEE Photonics Journal等国际期刊上发表论文24篇（均为SCI、EI收录），受邀做国际会议邀请报告3次，发表国际会议论文5篇（均为EI收录），发表中文期刊论文8篇（EI收录1篇），上述论文均注明得到本项目资助。申请国家发明专利17项（其中授权4项，申请PTC国际专利5项），软件著作权2项。项目骨干入选国家自然科学基金委优青1人次、教育部青年长江1人次（通过答辩）、上海市青年科技启明星计划1人次、上海市浦江人才计划1人次。已毕业5名博士生(其中1人入选洪堡学者)、7名硕士生。. 上述工作全面达到或超过了项目计划书的要求。