[發(fā)明專利]一種梳齒間距靈活可調(diào)的光頻梳產(chǎn)生方法及產(chǎn)生裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910868210.5
• 申請日: 2019-09-12
• 公開（公告）號: CN110649461A
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張雅麗;葛明飛;廖曙旭;張尚劍;劉永
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01S5/065
• 分類號: H01S5/065;H01S5/06;H01S5/04
• 代理公司: 51250 成都時譽知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 沈成金

本發(fā)明公開了一種梳齒間距靈活可調(diào)的光頻梳產(chǎn)生方法，屬于微波光子學技術(shù)領(lǐng)域。該方法利用主從光注入結(jié)構(gòu)主激光器發(fā)出光信號對從激光器進行外部注入光擾動，使從激光器處于單周期振蕩狀態(tài)，產(chǎn)生光注入種子光頻梳；利用頻率等于對應于所述單周期振蕩狀態(tài)的微波振蕩頻率的整數(shù)倍分之一的射頻信號同時調(diào)制所述從激光器，所述光注入種子光頻梳的性能得以提升，增強為梳齒間距靈活可調(diào)的光頻梳。本發(fā)明還公開了一種梳齒間距靈活可調(diào)的光頻梳產(chǎn)生裝置，包括主激光器、偏振控制器、可調(diào)光衰減器、光環(huán)形器、從激光器和射頻源。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微波光子學技術(shù)領(lǐng)域，更確切地，涉及一種梳齒間距靈活可調(diào)的光頻梳產(chǎn)生方法及產(chǎn)生裝置。

背景技術(shù)

光頻梳本質(zhì)是一種超短光脈沖激光，在頻域它的光譜表現(xiàn)為若干頻率間隔相等的梳線，形狀像梳子。在光學領(lǐng)域，光頻梳如同一把尺子，可實現(xiàn)對光學頻率的測量，以光頻梳為重要研究內(nèi)容的研究獲得了2005年的諾貝爾物理學獎(參見[魏志義。2005年諾貝爾物理學獎與光學頻率梳。物理，2006，35(03)；213-217])。光頻梳在精密測距、微波光子學任意波發(fā)生器、微波光子學信號處理等相關(guān)領(lǐng)域也有重要應用。光頻梳的發(fā)展極大程度地提高了微波光子學的應用速度和效率。近年來，隨著超級信道光傳輸系統(tǒng)的研究興起，光頻梳又作為可以產(chǎn)生頻率鎖定的多載波超短光脈沖光源被廣泛應用到光通信系統(tǒng)中。與連續(xù)CW(Continuous wave)光波光源相比，光頻梳具有多個頻率鎖定的頻率成分，表現(xiàn)為光脈沖序列，且具有極好的相干性，被看作一種超級激光器。傳統(tǒng)的WDM(Wavelength DivisionMultiplexing)技術(shù)和密集波分復用技術(shù)需要多個獨立激光器提供光載波，難以實現(xiàn)光源之間的相干性，并且設(shè)計成本巨大，研究者開始將光頻梳作為多載波光源應用于光波分復用系統(tǒng)中，成為實現(xiàn)Tb/s超級信道有效的解決方案。因此光頻梳是微波光子學領(lǐng)域以及光通信領(lǐng)域的研究熱點。

傳統(tǒng)光頻梳產(chǎn)生技術(shù)依賴于鎖模激光器(參見[S.A.Diddams,“The evolvingoptical frequency comb,”J.Opt.Soc.Am.B,vol.27,no.11,pp.B51–B62,November2010.])和循環(huán)頻移結(jié)構(gòu)(參見[J.P.Li,X.B.Zhang,and Z.H.Li.“Opticalfrequency combgeneration by utilizing the threebranch waveguide interferometer-basedsingle-sideband modulator with recirculating frequency shifting loop,”O(jiān)pt.Eng.,vol.53,no.12,pp.122606-1～5,December 2014.])。鎖模激光器波長調(diào)諧范圍較大，還可以在一定范圍內(nèi)對重復頻率進行調(diào)節(jié)，有很好的相位穩(wěn)定性，但是鎖模激光器的重復頻率調(diào)節(jié)范圍較小，故生成光頻梳的梳齒間距較小，梳齒間距可調(diào)節(jié)靈活性差。循環(huán)頻移結(jié)構(gòu)利用循環(huán)移頻來增大載波數(shù)目，產(chǎn)生的光頻梳梳齒數(shù)目較多、平坦度較好，但是存在相位關(guān)系不明確、載波噪聲大等缺點。另外，激勵種子光頻梳也是獲得光頻梳的常見技術(shù)；目前常見產(chǎn)生種子光頻梳的方法有兩種：泵浦光電光調(diào)制邊帶和梳齒反饋技術(shù)。電光調(diào)制邊帶產(chǎn)生的種子光頻梳雖說梳齒間距靈活可調(diào)，但是高階邊帶的功率通常非常低；而梳齒反饋作為種子光，由于反饋環(huán)路的不穩(wěn)定，產(chǎn)生的光頻梳穩(wěn)定性相對較差。與此同時，一個獨立的、不受外界擾動影響的半導體激光器產(chǎn)生的是穩(wěn)定的光輸出，而在受到外界主激光器輸出光信號的微擾時，被微擾的從激光器腔內(nèi)光子和載流子之間的相互作用受到微擾，呈現(xiàn)各種非線性狀態(tài)，如單周期、倍周期、多周期、類周期、混沌態(tài)等。該主從光注入結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、容易操控，僅通過調(diào)控外部光注入?yún)?shù)和從激光器的偏置電流，就可以改變從激光器的輸出特性。研究結(jié)果表明，特別地將處于單周期振蕩狀態(tài)的從激光器的輸出光作為種子光頻梳，在光頻梳增強技術(shù)的激勵下，基于光注入技術(shù)產(chǎn)生的光頻梳可以很好地彌補傳統(tǒng)方法產(chǎn)生光頻梳的缺點與不足。

發(fā)明內(nèi)容