[發(fā)明專利]一種基于時(shí)頻映射的光學(xué)頻率梳發(fā)生器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310094962.3
• 申請(qǐng)日: 2013-03-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103149772A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閆娟娟;彭亦超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G02F1/37
• 分類號(hào): G02F1/37;H01S3/109
• 代理公司: 北京聿宏知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;劉華聯(lián)

技術(shù)領(lǐng)域

基于射頻信號(hào)的級(jí)聯(lián)光強(qiáng)度調(diào)制與相位調(diào)制可產(chǎn)生光學(xué)頻率梳，即光頻梳。為了得到盡可能多的平坦譜線，通常需要合理優(yōu)化強(qiáng)度調(diào)制器的直流偏置點(diǎn)及強(qiáng)度調(diào)制器和相位調(diào)制器的調(diào)制深度。本發(fā)明涉及一種利用光調(diào)制產(chǎn)生光頻梳的發(fā)生裝置，其通過(guò)在強(qiáng)度調(diào)制器與相位調(diào)制器之間配置一定長(zhǎng)度的色散光纖，可以實(shí)現(xiàn)時(shí)域平頂波形到頻域平坦譜線的映射，其中只需將光強(qiáng)度調(diào)制器合理配置使其輸出為平頂波形，而無(wú)需參數(shù)的優(yōu)化，且輸出光頻梳的譜線數(shù)量可根據(jù)平坦波形的寬度和相位調(diào)制器的調(diào)制深度進(jìn)行估計(jì)。本發(fā)明屬于微波光子領(lǐng)域，尤其涉及基于光調(diào)制的光頻梳產(chǎn)生方法的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，由于光頻梳在光的任意波發(fā)生、波分復(fù)用、物理量精密測(cè)量等領(lǐng)域的巨大應(yīng)用前景，平坦光頻梳的產(chǎn)生方法受到越來(lái)越多的關(guān)注。產(chǎn)生光頻梳的方法主要分為兩種，一種是基于鎖模激光器的方法，另外一種是基于電光調(diào)制的方法。前者需要構(gòu)建類似激光器的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，其輸出光譜易受外界溫度和光纖等材料損耗特性的影響性能難以得到進(jìn)一步的提高。而后一種基于電光調(diào)制的方法由于其更易調(diào)節(jié)，且具有高穩(wěn)定和大帶寬等突出優(yōu)點(diǎn)，是目前的研究熱點(diǎn)。

電光相位調(diào)制器可用作一種簡(jiǎn)易的時(shí)間透鏡，在一定條件下實(shí)現(xiàn)時(shí)域到頻域的映射（參考文獻(xiàn)：B.H.Kolner,“Space-time?duality?and?the?theory?of?temporal?imaging”,IEEE?Journal?of?Quantum?Electronics.vol.30，no.8,1994,pp.1951-1963）。因此，頂部平坦的光時(shí)域脈沖輸入光相位調(diào)制器可輸出頻譜分布輪廓與時(shí)域波形相似的光頻梳(Torres-Company,Jesús?Lancis,and?Pedro?Andrés,“Lossless?equalization?of?frequency?combs”，Optics?Letters.vol.33,no.16,2008，pp：1822-1824）。通過(guò)級(jí)聯(lián)兩個(gè)強(qiáng)度調(diào)制器，得到一個(gè)頂部平坦的光時(shí)域脈沖，將頻率為10GHz的微波信號(hào)加載在光相位調(diào)制器上，可得到平坦度為1dB，頻率間隔為10GHz的38條譜線（參考文獻(xiàn)：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”，Optics?Letters.vol.35,no.19,2010,pp:3234-3236）。

已有的這些方案都以光相位調(diào)制器作為時(shí)間透鏡，以實(shí)現(xiàn)時(shí)頻映射，產(chǎn)生平坦光頻梳。然而此時(shí)的時(shí)頻映射是在光相位調(diào)制器的調(diào)制深度達(dá)到一定強(qiáng)度條件下獲得的，對(duì)平頂光脈沖的時(shí)域帶寬和光相位調(diào)制器的調(diào)制深度有一定的要求。本發(fā)明針對(duì)這種情況，基于色散光纖和光相位調(diào)制器，提出一種可實(shí)現(xiàn)無(wú)條件時(shí)頻映射的光學(xué)頻率梳發(fā)生器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明公開(kāi)了一種可實(shí)現(xiàn)無(wú)條件時(shí)頻映射的光學(xué)頻率梳發(fā)生器。具體方法為，在光相位調(diào)制器前，配置一段色散光纖，通過(guò)合理選擇光纖長(zhǎng)度和色散系數(shù)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)條件的時(shí)頻映射，與已有的方案相比，本發(fā)明所提供的方法可以實(shí)現(xiàn)一種更為精確的時(shí)頻映射，可用來(lái)產(chǎn)生更為平坦的光頻梳。

具體而言，本發(fā)明所涉及的光學(xué)頻率梳發(fā)生器的結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖中，射頻信號(hào)（6）驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度調(diào)制器（2）對(duì)激光器（1）發(fā)出的連續(xù)光進(jìn)行調(diào)制，通過(guò)調(diào)整強(qiáng)度調(diào)制器的直流偏置電壓（7）和驅(qū)動(dòng)信號(hào)的功率，使強(qiáng)度調(diào)制器的輸出為平頂光脈沖，此光脈沖經(jīng)過(guò)一段色散光纖（3）進(jìn)入光相位調(diào)制器（4），射頻信號(hào)（6）經(jīng)功率放大器（8）放大后驅(qū)動(dòng)相位調(diào)制器。移相器（5）用于保證時(shí)域脈沖和相位調(diào)制器調(diào)制信號(hào)的同步。選擇合適的光纖長(zhǎng)度和色散系數(shù)，可實(shí)現(xiàn)時(shí)域平頂光脈沖波形到頻域平坦光頻梳的映射。具體的理論推導(dǎo)如下。強(qiáng)度調(diào)制器的輸出可表示為