[發(fā)明專利]通過級聯(lián)光調制器產(chǎn)生超平坦光頻梳的方法

有效

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• 申請日: 2017-04-12
• 公開（公告）號: CN106848825B
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發(fā)明（設計）人: 吳侃;肖勖;陳建平
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H01S3/10
• 分類號: H01S3/10
• 代理公司: 上海恒慧知識產(chǎn)權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種通過級聯(lián)光調制器產(chǎn)生超平坦光頻梳的方法，通過把基頻、兩倍頻和五倍頻射頻信號的頻率組合通入強度調制器和相位調制器，以及精確調節(jié)它們的功率、相對相位和強度調制器的偏置電壓，可以很低的射頻功耗產(chǎn)生15根平坦度優(yōu)于0.2dB的光頻梳。

技術領域

本發(fā)明涉及產(chǎn)生超平坦光頻梳的方法，具體是一種通過級聯(lián)光調制器產(chǎn)生超平坦光頻梳的方法。

背景技術

近些年來，由于光頻梳在光通信、任意波形產(chǎn)生、微波光子學等方面的廣泛應用，吸引了大批學者對光頻梳的產(chǎn)生進行研究。而如何通過簡單的結構、低能量消耗的方式產(chǎn)生多數(shù)量的超平坦光頻梳成為人們關注的焦點。

目前產(chǎn)生光頻梳的方法主要有4種:

方法1是利用鎖模激光器，鎖模激光器在時域上產(chǎn)生周期性的脈沖序列，在頻域上則是頻率間隔相同的光頻梳。但鎖模激光器產(chǎn)生的光頻梳需要進行額外的光頻率鎖定，涉及超連續(xù)譜產(chǎn)生等復雜的非線性過程，系統(tǒng)復雜，且光頻梳間隔較小，通常小于1GHz。

方法2是采用循環(huán)頻移的方法，在環(huán)形腔內(nèi)放置一個光調制器，通過光信號反復經(jīng)過調制器調制，產(chǎn)生光頻梳。為了補償光循環(huán)的損耗，腔內(nèi)還需放置光功率放大器補償環(huán)路損耗。同時由于環(huán)形腔受到擾動會發(fā)生光程的變化，導致每次循環(huán)輸入調制器的光信號都無法保證與調制信號嚴格同相。所以利用這種方法產(chǎn)生的光頻梳具有載波噪聲較大的缺點。

方法3是使用調制器加非線性光纖的方法，該方法先用調制器產(chǎn)生少量光頻梳，然后利用非線性光纖的自相位調制、四波混頻等非線性效應來產(chǎn)生數(shù)量較多的光頻梳。這種方法產(chǎn)生的光頻梳同樣存在光頻梳平坦度不好、必須使用高功率光放大器、穩(wěn)定性較差等缺點。

方法4是級聯(lián)調制器結合高階邊帶產(chǎn)生的方法。該方法通過將多個調制器級聯(lián)，并在調制器上施加較高的射頻功率，使得每個調制器都工作在高非線性狀態(tài)以獲得較多的高階邊帶輸出。利用這種方法產(chǎn)生的光頻梳平坦度一般，且需要很高的射頻功率，功耗較高。而且調制器上由于施加了很高的射頻功率，也較容易被燒壞。

總之，以上的幾種方法產(chǎn)生的光頻梳或者平坦度不佳或者射頻功耗大高或者系統(tǒng)復雜、穩(wěn)定性差，需要一種綜合改進的方法能夠在兼顧低成本的同時，實現(xiàn)較多的光頻梳數(shù)量、較佳的平坦度和較低的功耗。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題是克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種通過級聯(lián)光調制器產(chǎn)生超平坦光頻梳的方法，有效地通過簡單的結構，產(chǎn)生數(shù)量多且平坦度極佳(不同光頻梳的梳齒間功率差異小于0.2dB)的光頻梳。

為了解決上述問題，本發(fā)明的技術解決方案如下：

一種通過級聯(lián)光調制器產(chǎn)生超平坦光頻梳的方法，其特點在于采用級聯(lián)光調制器，該裝置包括連續(xù)光光源和單頻射頻信號源，沿所述的連續(xù)光光源的激光輸出方向依次是偏振控制器、強度調制器、相位調制器和光譜儀，所述的單頻射頻信號源輸出的單頻射頻信號分為三束，沿第一束單頻射頻信號方向依次是第一射頻放大器、合頻器的第一輸入端，沿第二束單頻射頻信號方向依次是二倍頻器、第二射頻放大器、第一射頻移相器后輸入所述的合頻器的第二輸入端，該合頻器的輸出端接所述的強度調制器的調制端口，該強度調制器的直流輸入端口接直流電源，沿第三束單頻射頻信號方向依次是五倍頻器、第三射頻放大器、第二射頻移相器、所述的相位調制器，該方法包括以下步驟：

1)將連續(xù)光光源輸出的連續(xù)光經(jīng)強度調制器輸入相位調制器的輸入端，從相位調制器輸出至所述的光譜儀；

2)所述的單頻射頻信號源輸出基頻射頻信號，經(jīng)二倍頻器輸出兩倍頻射頻信號，經(jīng)五倍頻器輸出五倍頻射頻信號，所述的兩倍頻射頻信號和基頻射頻信號通過所述的合頻器合成一路輸入所述的強度調制器的調制端口，通過調節(jié)這兩個射頻信號功率、相對相位和強度調制器的偏置電壓，獲得5根平坦的光頻梳并顯示在所述的光譜儀上；