[發明專利]光學頻率梳發生器中一種功率有效的微波信號配置方法

有效

• 申請號: 201210341972.8
• 申請日: 2012-09-14
• 公開（公告）號: CN102929069A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 閆娟娟;魏人杰;彭亦超
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G02F1/35
• 分類號: G02F1/35;G02F1/37
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;劉華聯

技術領域

在基于級聯的單臂馬赫曾德爾型強度調制器和LiNbO₃相位調制器的光學頻率梳發生器中，其調制信號為具有倍頻關系的兩個正弦射頻信號時可產生更多的光頻率譜線。本發明涉及一種針對于這種光學頻率梳信號發生器的微波調制信號配置方法。通過合理配置微波射頻信號，可在系統輸出譜線平坦度一定的條件下，有效降低相位調制器所需的微波信號驅動功率。本發明屬于微波光子技術領域，尤其涉及基于光調制的光學頻率梳產生方法的技術領域。

背景技術

近年來，光學頻率梳發生器吸引了越來越多的關注。光學頻率梳可被用于光任意波形產生（O-AWG），波分復用（WDM）網絡，光頻率測量及其它基本物理量測量等方面。

到目前為止，產生光學頻率梳的方法主要包括兩種：一種是采用鎖模激光器的方法，另一種是基于光學調制的方法。后一種方法由于其更易調節，具有高穩定和大帶寬等突出優點，是目前的研究熱點。在采用級聯強度和相位調制器產生光頻梳的系統中，通過增大相位調制器的調制指數可以增加輸出的光頻率譜線的條數，然而，大功率微波信號源價格昂貴且輸出功率有限。另一種增加輸出光頻率譜線條數的方法是對多個正弦微波信號進行光調制。如，通過在相位調制器上加載3GHz的正弦型及其三次諧波微波信號，可得到間隔為3GHz的9條平坦度為0.8dB的光頻梳（參考文獻：S.Ozharar,F.Quinlan,I.Ozdur,et?al.Ultraflat?Optical?Comb?Generation?by?Phase-Only?Modulation?of?Continuous-Wave?Light[J].IEEE?Photonics?Technology?Letters.Vol.20,No.1,2008,pp:36-38.）。再如，利用兩個強度和兩個相位調制器級聯，將頻率為10GHz的微波信號和其二次諧波信號分別施加于兩個相位調制器，可得到38條頻率間隔為10GHz，平坦度為1dB的譜線（參考文獻：R.Wu,V.R.Supradeepa,C.M.Long,et?al.Generation?of?very?flat?optical?frequency?combs?from?continuous-wave?lasers?using?cascaded?intensity?and?phase?modulators?driven?by?tailored?radio?frequency?waveforms?[J].Optics?Letters.Vol.35,No.19,2010,pp:3234-3236.）。

因此，在目前已有的基于雙射頻信號光調制產生光學頻率梳的研究中，都將基頻信號加載在強度調制器上，而其高次諧波信號施加在相位調制器上，這樣雖然能夠在一定程度上增加輸出的光學頻率梳平坦譜線數量，但需要較高的微波信號功率，一般需要大于27dBm，有的甚至達到30dBm，購買此類高頻大功率信號源需要較高成本。本發明針對這種基于雙正弦射頻信號光調制的光學頻率梳發生器，提供一種功率有效的微波調制信號配置方法。

發明內容

本發明公開了一種在基于雙正弦射頻信號光調制的光學頻率梳發生器中有效配置微波調制信號的方法。具體方法為，將基頻正弦射頻信號加載于相位調制器，高次諧波信號加載于強度調制器。這種配置方法與傳統方法，即將基頻信號加載于強度調制器，高次諧波信號加載于相位調制器的方法相比，本發明提供的方法可以較低的微波信號功率產生相同譜線條數且具相同平坦度的光學頻率梳，并且輸出的光學頻率梳具有更高的功率效率。

具體而言，本發明涉及的光學頻率梳發生器結構如圖1所示。圖1中，激光器(1)發出的連續激光進入強度調制器(2)，微波信號源(3)和直流電壓源(4)加載到強度調制器(2)上。強度調制器(2)的輸出送入相位調制器(5)，微波信號源(6)施加于相位調制器(5)，最后從相位調制器(5)輸出光學頻率梳(7)。通過調節微波信號源(3)和(6)及強度調制器(2)的直流電壓源(4)可以使得輸出的光學頻率梳(7)實現平坦化。具體的理論公式為：