時鐘提取

時鐘提取（clock extraction），又稱為時鐘恢復、碼元同步，屬於通信系統中同步（Synchronization）問題。

在接收數字信號時，為了對接收碼元積分以求得碼元的能量以及對每個接收碼元抽樣判決，必須知道每個接收碼元的起止時刻。這就是説在接收端需要產生與接收碼元嚴格同步的時鐘脈衝序列，用它來確定每個碼元的積分區間和抽樣判決時刻。

為了判定每一比特是“0”還是“1”，首先要確定判決時刻，這就需要從升餘弦波形中提取準確的時鐘信號，時鐘信號經過適當的移相後，在最佳的取樣時間對升餘弦波進行取樣，然後將取樣的幅度與判決閥值進行比較，確定碼元是“0”還是“1”，從而把升餘弦波形恢復再生原傳輸的數字信號。

時鐘提取電路不僅應該穩定可靠，時鐘信號的抖動應儘量小，尤其是在多中繼器的長途通信系統中，時鐘抖動在中繼器中的累計會給系統帶來嚴重危害。

從接收信號中提取時鐘，一般可以採用鎖相環路和濾波器來完成。當然，接收信號在送入鎖相環或濾波器之前，尚須要進行預處理。 ^[1] 

最早的OTDM系統，時鐘是在解複用之後，從解出的低速支路中提取，然後再把提取的時鐘反饋回解複用器形成的環形結構，這種方法，需要初始的人工相位調整，以便預先解複用出一個支路。之後，如何直接從複用的線路信號中恢復出光時鐘，作為OTDM的關鍵技術得到了廣泛的研究。OTDM的時鐘提取技術大體上可以分為3種類型：電時鐘提取、全光時鐘提取及光電鎖相環時鐘提取。

OTDM系統電時鐘提取和電TDM中的時鐘提取方法相同，採用一個高Q值的濾波器直接提取時鐘。這種方法比較簡單，但是不適用於高速OTDM系統中，一般的

的OTDM實驗系統採用的就是這種時鐘提取方案。

全光時鐘提取技術主要包括諸如鎖定時鐘提取技術和光有源或無源窄帶濾波器直接提取時鐘技術，其中的注入鎖定技術。自脈動半導體激光器包括一個飽和吸收區和一個高增益區，其高增益區和飽和吸收區相互耦合會產生自Q開關現象、產生自脈動效應。自脈動半導體激光器在輸入歸零光信號脈衝的作用下，產生和輸入信號同步的光時鐘，從而完成時鐘提取功能，利用自脈動激光器恢復的最高時鐘頻率已達18GHz鎖模激光器注入鎖定技術是將入射光信號注入半導體鎖模激光器或光纖鎖模激光器中，引入損耗或相位調製產生鎖模，這時可在接收端全光恢復位時鐘或幀時鐘。

光電鎖相環時鐘提取技術是利用一個比特相位比較器將本地產生的光時鐘與入射光比特流鎖定，本地時鐘由一個壓控振盪器（VCO）驅動一個超短光脈衝源產生，光比特鎖相器的輸出將控制VCO的頻率。光比特鑑相器可以是一個NOLM環，也可以利用半導體光放大器中的四波混頻或增益調製。這種技術既利用了光學信號處理的高速性能，又利用了傳統的電子鎖相環的頻率和相位跟蹤特性，因此在高速OTDM傳輸系統中應用非常廣泛。 ^[2]