[發明專利]全光寬帶微波頻率梳發生器

有效

• 申請號: 201510044056.1
• 申請日: 2015-01-27
• 公開（公告）號: CN104577648B
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發明（設計）人: 鄧濤;吳正茂;夏光瓊;吳加貴;唐曦
• 申請（專利權）人: 西南大學
• 主分類號: H01S1/02
• 分類號: H01S1/02
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司11246
• 代理人: 裴娜

技術領域

本發明涉及光波導與光電元件的耦合裝置技術領域，尤其涉及一種全光寬帶微波頻率梳發生器。

背景技術

微波頻率梳應用非常廣泛，已經在雷達探測、電磁兼容性(EMC)測試以及寬帶無線通信等相關領域展現出巨大的應用前景。

通常，現有的微波頻率梳獲取方案可以分為電學和光學兩種。電學方案是以電容或電阻的非線性電路為基礎的一種傳統微波頻率梳產生方案。利用電學方式產生的微波頻率梳，雖然帶寬可達幾個GHz甚至十幾個GHz，但是由于梳距不能靈活調節而使其應用受到極大地限制。另外，隨著微波頻率梳帶寬的進一步提升，必將導致電子電路的設計和加工更加復雜，由此帶來系統的成本高昂。此外，由于電子瓶頸的限制，基于電子電路產生的頻率梳的帶寬將難以向更高帶寬擴展。

在利用光學方案產生微波頻率梳方面，目前主要包括利用掃描隧道顯微鏡隧道結的非線性效應和利用光電探測器(PD)轉換光學頻率梳兩種方式。采用前一種方式可以在實驗上獲得了諧波達GHz水平的微波頻率梳信號，但所獲得的微波頻率梳還存在梳線功率不均衡、含有較多的非諧波毛刺等問題；而后一種方式—光學頻率梳經PD轉換而獲得微波頻率梳，隨著近年來光學頻率梳產生技術的日臻完善而愈發受到關注。然而，利用這種方式產生的微波頻率梳在實際應用中還存在一些關鍵問題需要解決：(1)如何使獲得的光學頻率梳的梳距穩定且可調、梳線細銳。(2)如何使獲得的微波頻率梳滿足功率均衡。由于這種獲取方式的物理機制是利用光學頻率梳中所有梳線在PD中進行拍頻而獲得微波頻率梳，因此即便是功率均衡的光學頻率梳經過PD轉換后也難以保證所獲得的微波頻率梳各梳線之間能達到功率均衡。為了獲得功率均衡的微波頻率梳，通常還需要引入復雜的譜色散管理，因而導致基于光學頻率梳獲得微波頻率梳的系統比較復雜，系統造價也比較昂貴。此外，基于光纖中的非線性效應也可以產生微波頻率梳，且該方案所獲得的微波頻率梳的中心波長以及梳線間隔均可調，但梳線功率從頻率梳的中心往外急劇下降從而導致頻率梳的帶寬較小。可見，基于以上提及的各方案目前還難以獲取梳距可調、梳線細銳且功率均衡的超寬帶微波頻率梳，因此需要探索一些優質微波頻率梳獲取的新技術。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種全光寬帶微波頻率梳發生器，所述發生器避免了電子瓶頸的限制，梳距調節靈活，可進一步獲得帶寬較寬的微波頻率梳信號，并可在一定程度上均衡各梳線的功率。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：一種全光寬帶微波頻率梳發生器，其特征在于：所述發生器包括頻率梳種子源發生模塊、調節控制模塊、頻譜拓展模塊，所述頻率梳種子源發生模塊用于產生梳距可調的微波頻率梳種子源信號，所述頻率梳種子源發生模塊包括第一半導體激光器、第一非球面透鏡、第一分束器、第二分束器、第一法拉第旋轉器、第二法拉第旋轉器、第一平面反射鏡和第二平面反射鏡，所述調節控制模塊包括計算機和壓電陶瓷，所述壓電陶瓷固定在所述第一平面反射鏡和第二平面反射鏡上，所述頻譜拓展模塊包括可調衰減器、光隔離器、第二非球面透鏡和第二半導體激光器，第一半導體激光器發射出的光束經第一非球面透鏡后通過第一分束器分為兩部分，第一部分經第一法拉第旋轉器后發送給第一平面反射鏡，第二部分經第二分束器后又分為兩部分，其中第一部分經第二法拉第旋轉器后發送給第二平面反射鏡，第二部分依次經可調衰減器、光隔離器、第二非球面透鏡后發送給第二半導體激光器，計算機分別與第一半導體激光器、第二半導體激光器、壓電陶瓷和可調衰減器連接，分別控制第一半導體激光器、第二半導體激光器的溫度、電流及反饋的腔長。

進一步的技術方案在于：所述半導體激光器選用商用半導體激光器LDM5S515-005，中心波長1550nm。

進一步的技術方案在于：所述第一平面反射鏡和第二平面反射鏡相對于豎直面呈對稱設置。

進一步的技術方案在于：所述調節控制模塊還包括溫度控制模塊和電流控制模塊，所述溫度控制模塊和電流控制模塊分別與第一半導體激光器和第二半導體激光器的溫度控制端和電流控制端連接，所述溫度控制模塊和電流控制模塊受控于所述計算機。

采用上述技術方案所產生的有益效果在于：相比通常的微波頻率梳發生器，本發生器因采用全光結構，避免了電子瓶頸的限制；利用雙非相干光反饋結構可實現梳距的靈活調節；采用光注入式的頻譜拓展結構可進一步獲得帶寬較寬的微波頻率梳信號；采用光注入式的頻譜拓展結構可在一定程度上均衡各梳線的功率。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

圖1是本發明的原理框圖；