基于FPGA的光子晶體光波變換的系統(tǒng)設計.pdf

1、隨著光通信技術和測量技術的發(fā)展,以及人們對各種不同頻率光子產(chǎn)品需求的不斷增加,研究一種新型可調(diào)諧激光光源不僅具有重要的學術價值,而且還會產(chǎn)生顯著的社會經(jīng)濟效益。
　　首先,本文分析了二維光子晶體的帶隙和波導特性,從理論上對二維光子晶體的選頻特性進行了可行性分析。并利用平面波展開法和時域有限差分法對其透射性能進行了數(shù)值模擬和技術分析,基于此設計了二維光子晶體的結構模型,并在其中引入了線缺陷,從而形成了光波導結構;其次,研究了一種新型

2、的光子頻率變換方法—利用超聲波聲子碰撞光子晶體中的光子使得光子頻率發(fā)生相應的改變并最終從光波導中傳送出來。該頻率變換系統(tǒng)設計主要包括:頻率合成器設計、鎖相環(huán)高頻發(fā)生器設計、大功率超聲探頭驅(qū)動模塊設計等。同時為了實現(xiàn)對光波數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的光波長測量,采用了一種新型的基于FPGA的高速線陣CCD,該測量過程主要是以FPGA作為光學圖像數(shù)據(jù)的控制和處理核心,通過采用Verilog HDL語言設計線陣CCD驅(qū)動模塊、高速A/D、異步FIFO及UA

3、RT單元,并配合外圍的電平轉(zhuǎn)換、放大濾波、二值化處理等實現(xiàn)對光信號的數(shù)據(jù)處理;最后,運用Visual C++和Microsoft公司的基本類庫MFC實現(xiàn)了上位機設計,完成了對采集數(shù)據(jù)的顯示、繪圖、串口通信控制等功能。
　　通過光學系統(tǒng)的設計和上述各個功能模塊的有機結合實現(xiàn)了光信號測試平臺的搭建,以此為基礎進行了光信號特性的測試。測試結果表明,該系統(tǒng)不僅成功實現(xiàn)了聲波致變光波頻率,而且工作性能良好、測量精度可以達到0.01 nm,具