[發明專利]一種基于電控偏振控制器的光梳控制方法及系統

在審

• 申請號: 201910921781.0
• 申請日: 2019-09-27
• 公開（公告）號: CN110957630A
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 曾和平;劉婷婷;沈旭玲
• 申請（專利權）人: 華東師范大學重慶研究院;華東師范大學
• 主分類號: H01S3/13
• 分類號: H01S3/13;H01S3/109;H01S3/105;H01S3/10
• 代理公司: 重慶渝之知識產權代理有限公司 50249
• 代理人: 熊萬里

本發明提供一種基于電控偏振控制器的光梳控制方法及系統，所述系統包括：用于提供種子光的激光光源、用于將種子光的能量放大的放大裝置、用于檢測并獲取重復頻率信號和載波包絡相位信號的自參考拍頻探測裝置、用于鎖定重復頻率信號和載波包絡相位信號的鎖相裝置。通過電控偏振器及模塊施加驅動電壓控制光纖內種子光的偏振態，實現種子光的非線性偏振旋轉；通過控制諧振腔腔內種子光的偏振態，實現載波包絡相位信號的鎖定；通過控制諧振腔的長度實現重復頻率信號的鎖相。

技術領域

本發明涉及激光領域，特別是涉及一種基于電控偏振控制器的光梳控制方法及系統。

背景技術

飛秒光纖光學頻率梳，簡稱“光梳”，已成為繼超短脈沖激光問世后激光技術領域的又一 重大突破。在該領域內具有突出貢獻的兩位科學家J.Hall和分享了2005年諾貝 爾物理學獎的一半。

光梳的主要特點在于頻率覆蓋范圍廣且單根譜線線寬極窄，相當于一把超精細的“頻率 尺”，能將頻率測量精度提高至10^-19，大大加快了精密光譜、量子操控、光鐘、生命科學等領 域的研究進展。從數學表達上看，光梳中的每一根頻率梳齒均可表達成f_n＝nf_r+f₀。其中，n 代表縱模序數，f_r代表激光器重復頻率信號，而f₀則為載波包絡相位信號，起源于脈沖群速 度與相速度的失配，為梳齒整體相對于零頻的偏移。從表達式中可以看出，要實現一臺穩定 的光梳，必須要實現f_r與f₀的同時鎖定。早期的光梳都是基于鈦寶石激光器或固體激光器實 現的。然而隨著激光技術的不斷革新，基于鈦寶石激光器或固體激光器的光梳因其龐大的體 積，昂貴的造價，嚴苛的實驗環境和復雜的光路調節，已逐漸無法適應實際應用需求。

在獲得了f_r與f₀信號后，對這兩者的鎖定則成為了實現穩定光梳的關鍵點。綜合來說， 對于f_r，主要是以控制激光器的幾何腔長L和腔內介質折射率n_c為主。而f₀信號的鎖定方法 則包括光學差頻、反饋泵浦鎖定和利用聲光移頻器(AOFS)前饋控制等，其中反饋泵浦鎖定 最為普遍。但是由于增益光纖粒子數反轉的速率過慢，導致整個反饋系統的帶寬很小，約為 百Hz量級，這就對整個光學系統提出了很高要求，而光學差頻及AOFS前饋控制的方法則 會增加光梳的成本。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種基于電控偏振控制器的光梳 控制方法及系統，用于解決現有技術中不便于鎖定f_r與f₀信號的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，一種電控偏振控制器，包括：用于控制驅動電壓產生 形變的第一壓電元件、用于裝載所述第一壓電元件以及裝載光纖的金屬元件、用于控制光脈 沖偏振狀態的光纖、用于裝載第一壓電元件的第一固件以及用于裝載光纖的第二固件，所述 第一壓電元件的兩端分別與所述第一固件以及所述金屬元件連接，所述金屬元件以及所述第 二固件之間設有所述光纖。

可選的，所述光纖的延伸方向與所述第一壓電元件產生形變的方向相交。

可選的，所述金屬元件包括鋁元件，所述第一壓電元件包括壓電陶瓷。

一種電控偏振控制器模塊，包括多個所述的電控偏振控制器，相鄰兩個所述電控偏振控 制器中的第一壓電元件的形變方向相交。

可選的，所述電控偏振控制器模塊包括三個所述電控偏振控制器，相鄰兩個所述電控偏 振控制器中的第一壓電元件的形變方向之間的夾角為45°。

基于電控偏振控制器的光梳控制系統，包括：