[發明專利]一種程控微腔單孤子光學頻率梳產生系統及產生方法

有效

• 申請號: 202010070638.8
• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN111244741B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: 王偉強;王信宇;盧志舟;王陽;謝鵬;張文富
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: H01S3/08
• 分類號: H01S3/08;H01S3/11;H01S3/13;G02F1/35
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 鄭麗紅

1.一種程控微腔單孤子光頻梳產生方法，該方法基于程控微腔單孤子光學頻率梳產生系統實現，所述程控微腔單孤子光學頻率梳產生系統包括通過單模光纖(10)依次連接的泵浦光源(1)、第一光學環形器(2)、微腔光頻梳發生器(3)、第二光學環形器(4)和輔助光源(5)，其特征在于：還包括頻梳功率探測單元(6)、激光器頻率調諧控制器(8)、控制單元(7)和溫度控制器(9)；所述激光器頻率調諧控制器(8)與泵浦光源(1)連接，用于調節泵浦光源(1)的工作波長；所述溫度控制器(9)與微腔光頻梳發生器(3)連接，用于調節和控制微腔光頻梳發生器(3)的微環諧振腔工作溫度，以產生光頻梳；所述頻梳功率探測單元(6)與微腔光頻梳發生器(3)連接，包括相連接的可調諧光學濾波器(61)和光功率計(62)，且可調諧光學濾波器(61)的通帶范圍內不包含泵浦光和輔助光；或者，所述頻梳功率探測單元(6)包括相連接的光學布拉格光柵和光功率計(62)，所述光學布拉格光柵用于濾掉泵浦光與輔助光；所述控制單元(7)分別與激光器頻率調諧控制器(8)、溫度控制器(9)和頻梳功率探測單元(6)連接，對激光器頻率調諧控制器(8)、溫度控制器(9)和頻梳功率探測單元(6)進行控制；

其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、調節泵浦光源和輔助光源的輸出波長、輸出功率和偏振態；

步驟二、初始化，設置單孤子頻梳功率判斷區間；

步驟三、降低微環諧振腔的溫度，設置可調諧光學濾波器的濾波范圍，同時讀取光功率計的功率，當功率出現大于1dBm的降低時，調節泵浦光源的波長使其向長波長移動或者降低泵浦光源的光學放大器輸出功率，并同時增加微環諧振腔的工作溫度；

步驟四、通過調節微環諧振腔的工作溫度使光頻梳進入孤子態，然后通過調節泵浦光源的工作波長，當讀取的功率達到設定值區間時，單孤子產生；

步驟五、通過監測微腔單孤子功率變化，實時調整第一窄線寬激光器和第二窄線寬激光器的工作波長，使單孤子光頻梳能夠穩定存在。

2.根據權利要求1所述的程控微腔單孤子光頻梳產生方法，其特征在于：所述泵浦光源(1)包括通過單模光纖(10)依次連接的第一窄線寬激光器(11)、第一光學放大器(12)和第一偏振控制器(13)，所述第一窄線寬激光器(11)為波長可調諧的窄線寬激光器，其波長調諧范圍大于微環諧振腔的一個自由光譜范圍。

3.根據權利要求2所述的程控微腔單孤子光頻梳產生方法，其特征在于：所述第一窄線寬激光器(11)為窄線寬半導體激光器或窄線寬光纖激光器，所述第一光學放大器(12)為半導體型或光纖型光學放大器，所述第一偏振控制器(13)為光纖型光學偏振控制器或空間型光學偏振控制器。

4.根據權利要求3所述的程控微腔單孤子光頻梳產生方法，其特征在于：所述輔助光源(5)包括通過單模光纖(10)依次連接的第二窄線寬激光器(51)、第二光學放大器(52)和第二偏振控制器(53)，所述第二窄線寬激光器(51)為固定波長的窄線寬激光器。

5.根據權利要求4所述的程控微腔單孤子光頻梳產生方法，其特征在于：所述第二窄線寬激光器(51)為窄線寬半導體激光器或窄線寬光纖激光器；所述第二光學放大器(52)為半導體型或光纖型光學放大器，所述第二偏振控制器(53)為光纖型光學偏振控制器或空間型光學偏振控制器。

6.根據權利要求1至5任一所述的程控微腔單孤子光頻梳產生方法，其特征在于：所述微腔光頻梳發生器(3)包括封裝殼體(31)、微環諧振腔(32)、溫度調節器(33)、溫度傳感器(34)和外部光纖接口(35)；所述微環諧振腔(32)、溫度調節器(33)、溫度傳感器(34)設置在封裝殼體(31)內，所述溫度控制器(9)用于控制微環諧振腔(32)的工作溫度；所述溫度傳感器(34)用于測量微環諧振腔(32)的工作溫度；所述外部光纖接口(35)設置在封裝殼體(31)的外部，且與微環諧振腔(32)連接。

7.根據權利要求6所述的程控微腔單孤子光頻梳產生方法，其特征在于：所述微環諧振腔(32)為片上集成的微環諧振腔或回音壁模式微型光學諧振腔；所述溫度調節器(33)為半導體制冷器或表面加熱器。