[發明專利]一種基于雙邊循環移頻的光頻梳產生裝置及方法

有效

• 申請號: 201911111211.1
• 申請日: 2019-11-14
• 公開（公告）號: CN111193549B
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 慕颯米;張少先;劉永;杜明
• 申請（專利權）人: 蘇州楓橋光電科技有限公司
• 主分類號: H04B10/50
• 分類號: H04B10/50;H04B10/54
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 孫敏

1.一種基于雙邊循環移頻的光頻梳產生裝置，其特征在于：包括射頻信號源(1)、電光強度調制器(2)、光放大器(3)、光帶通濾波器(4)、可調光延時線(5)、光耦合器(6)、偏振控制器(7)和激光器(8)；

所述射頻信號源(1)與電光強度調制器(2)電連接；

所述電光強度調制器(2)、光放大器(3)、光帶通濾波器(4)、可調光延時線(5)、光耦合器(6)、偏振控制器(7)之間依次光連接，形成一個環路結構；

所述光耦合器(6)還包括一組輸入端和輸出端，所述輸入端與激光器(8)光連接，所述輸出端為光頻梳的輸出端口；

激光器(8)產生強度為I₀、頻率為f₀的光載波，通過光耦合器(6)進入電光強度調制器，被射頻信號源(1)產生的正弦信號調制，調制頻率為f，調制系數為m，電光強度調制器的直流偏置設置在最小工作點上，其輸出的光場E_M¹表示為：

其中φ(t)是激光器(8)的相位噪聲；

式中，t表示時間，國際單位是秒，j為單位虛數，n為電光強度調制產生的邊帶階數，J_n(m)代表n階貝塞爾函數。

2.根據權利要求1所述的基于雙邊循環移頻的光頻梳產生裝置，其特征在于：所述激光器(8)和可調光延時線(5)的輸出端分別與光耦合器(6)的端口二(62)和端口一(61)光連接，光耦合器(6)的端口三(63)與偏振控制器(7)光連接，光耦合器(6)的端口四(64)為光頻梳的輸出端口。

3.根據權利要求1所述的基于雙邊循環移頻的光頻梳產生裝置，其特征在于：電光強度調制器(2)的直流偏置設置在最小工作點處，實現抑制載波雙邊帶調制。

4.根據權利要求1所述的基于雙邊循環移頻的光頻梳產生裝置，其特征在于：電光強度調制器(2)采用馬赫曾德爾電光強度調制器或雙平行馬赫曾德爾調制器。

5.根據權利要求1所述的基于雙邊循環移頻的光頻梳產生裝置，其特征在于：所述光放大器的增益G滿足補償條件：G＝2/(L·J₁(m)²)；其中m是電光強度調制器的調制系數，L是環路的插入損耗，J₁(m)代表正一階邊帶。

6.根據權利要求1所述的基于雙邊循環移頻的光頻梳產生裝置，其特征在于：所述的光帶通濾波器帶寬B和循環次數N之間的關系滿足：B＝2N·f；

其中f是射頻信號源的頻率。

7.根據權利要求1所述的基于雙邊循環移頻的光頻梳產生裝置，其特征在于：所述的可調光延時線產生的延時τ滿足條件：ω₀τ＝2pπ，ωτ＝2qπ，其中p和q均為正整數，ω₀是激光器輸出的光載波的角頻率，ω是射頻信號源輸出的射頻信號的角頻率。

8.根據權利要求1～7中任一權利要求所述的光頻梳產生裝置的雙邊循環移頻的方法，其特征在于：

步驟一，實現雙邊電光移頻，激光器(8)產生的頻率為f₀的光載波經過光耦合器(6)進入環路，射頻信號源(1)產生頻率為f的正弦信號加載到電光強度調制器(2)上，在經過電光強度調制器(2)后實現雙邊電光移頻，輸出的光調制信號的頻率為f₀±f；

步驟二，光損耗補償，光調制信號經過光放大器(3)補償環路的光損耗，光帶通濾波器(4)控制循環次數，可調光延時線(5)控制環路延時，與激光器(8)產生的頻率為f₀的光載波同時進入光耦合器(6)，其中一部分輸出，另一部分傳送入偏振控制器(7)，再次進入環路；

步驟三，穩定的雙邊電光移頻輸出，經過N次循環后，光耦合器(6)的輸出光信號的頻率為實現了雙邊大帶寬、重復頻率鎖定、穩定的光頻梳。