[發(fā)明專利]一種寬且平坦的可調(diào)諧光學(xué)頻率梳產(chǎn)生方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610031924.7
• 申請日: 2016-01-18
• 公開（公告）號: CN105629520B
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李培麗;邵茜
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號: G02F1/01
• 分類號: G02F1/01
• 代理公司: 南京知識律師事務(wù)所32207
• 代理人: 汪旭東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)頻率梳產(chǎn)生技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種寬且平坦的可調(diào)諧光學(xué)頻率梳的產(chǎn)生技術(shù)。

背景技術(shù)

光學(xué)頻率梳(OFC)是一種能夠發(fā)射離散的、等間距頻率光的光源，其光譜形狀如同梳子。光學(xué)頻率梳實現(xiàn)了微波頻標(biāo)與光學(xué)頻率的直接連接，極大地促進(jìn)了時間、頻率、波長及其有關(guān)的各種物理量的精密測量。除此之外，光學(xué)頻率梳在超級激光器、超靈敏化學(xué)探測器、長途通信等領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用。

光學(xué)頻率梳的產(chǎn)生一直是國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點，其產(chǎn)生方法大致可以分為四類：外調(diào)制器法、微環(huán)諧振腔法、光電諧振器法和光學(xué)非線性效應(yīng)法。其中，基于外調(diào)制器的OFC產(chǎn)生方法具有結(jié)構(gòu)簡單、易于調(diào)諧和性能穩(wěn)定等優(yōu)點，成為廣大學(xué)者的首選。

但是，基于外調(diào)制器法產(chǎn)生的OFC，往往需要射頻(RF)信號源作為驅(qū)動信號向調(diào)制器提供特定頻率的電壓，然而因為RF信號源的價格比較昂貴，所以增加了實驗成本。除此之外，基于外調(diào)制器產(chǎn)生的OFC，在頻譜帶寬和頻率間隔上也不具有優(yōu)勢。因此，如何產(chǎn)生頻譜帶寬寬、頻率間隔大的光學(xué)頻率梳變得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是解決目前利用外調(diào)制器法所產(chǎn)生的光學(xué)頻率梳頻譜帶寬窄、頻率間隔小、借助價格昂貴RF信號源等問題，提供一種寬且平坦的可調(diào)諧光學(xué)頻率梳的產(chǎn)生方法。利用該方法產(chǎn)生的光學(xué)頻率梳具有頻譜帶寬寬、頻率間隔大、譜線純度和平坦度較好、成本低等優(yōu)點。

技術(shù)方案：本發(fā)明的一種寬且平坦的可調(diào)諧光學(xué)頻率梳產(chǎn)生方法如下：

在該方法中，微波信號的產(chǎn)生方法為：中心頻率為f₂的第二可調(diào)諧光源發(fā)出的光信號平均分成兩部份，一部分與中心頻率為f₁的第一可調(diào)諧光源發(fā)出的光信號一起注入到光耦合器中，經(jīng)混頻后，通過光電二極管檢測，產(chǎn)生了頻率為Δf＝|f₁-f₂|的微波射頻信號；另一部分則作為輸入光源注入到雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器中，其中產(chǎn)生的微波射頻信號作為雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器的驅(qū)動信號，光源經(jīng)雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器調(diào)制后，輸出了中心頻率為f₂，頻率間隔為Δf的光學(xué)頻率梳。

其中：

所述的兩個具有頻差的第一可調(diào)諧光源與第二可調(diào)諧光源，混頻后，通過光電二極管拍頻，產(chǎn)生的微波射頻信號實現(xiàn)高頻率、可調(diào)諧，為雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器提供驅(qū)動電電壓，實現(xiàn)了產(chǎn)生的光學(xué)頻率梳頻率間隔的可調(diào)諧。

所述的第二可調(diào)諧光源的中心頻率決定了產(chǎn)生的光學(xué)頻率梳的中心頻率。

所述光學(xué)頻率梳，其梳線間距和頻譜帶寬連續(xù)可調(diào)諧；其中，梳線間距最大為150GHz，有效頻譜帶寬為600GHz。

有益效果：本發(fā)明提出的平坦的可調(diào)諧光學(xué)頻率梳產(chǎn)生方法，具有結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，便于調(diào)諧等優(yōu)點。產(chǎn)生的OFC梳線數(shù)目不多，但平坦度較好。利用光外差法產(chǎn)生的高頻可調(diào)諧微波信號能夠使輸出的OFC的梳線間距和頻譜帶寬在很大范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)諧。

創(chuàng)新之處在于：

(1)本裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于操控。

(2)利用光外差法產(chǎn)生的高頻可調(diào)諧微波信號作為驅(qū)動信號，可避免使用價格昂貴且頻率較低的RF信號源，因此節(jié)約了成本。

(3)產(chǎn)生的OFC梳線間距可以達(dá)到150GHz，有效頻譜帶寬高達(dá)600GHz。

附圖說明

圖1為本發(fā)明平坦的可調(diào)諧光學(xué)頻率梳的產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)圖。

其中有：第一可調(diào)諧光源TLS1，第二可調(diào)諧光源TLS2，雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器DDMZM，光耦合器OC，光電二極管PD，光譜分析儀OSA。

圖2為四個不同Δf情況下，得到的光學(xué)頻率梳的頻譜圖。

圖3為四個不同TLS2的中心頻率情況下，得到的光學(xué)頻率梳的頻譜圖。

圖4為四個不同光源功率情況下，得到的光學(xué)頻率梳的頻譜圖。

圖5為四個不同光源線寬情況下，得到的光學(xué)頻率梳的頻譜圖。

具體實施方式

獲得寬且平坦的可調(diào)諧光學(xué)頻率梳的裝置如下：兩個可調(diào)諧光源，一個雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器，一個光耦合器，一個光電二極管。