[發(fā)明專利]大自由光譜范圍可重構(gòu)光學(xué)頻率梳產(chǎn)生裝置及實(shí)現(xiàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010084627.5
• 申請(qǐng)日: 2020-02-10
• 公開（公告）號(hào): CN111158171B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王武營(yíng);高永勝;田洲;王鑫圓;樊養(yǎng)余;蔣煒;呂國(guó)云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G02F1/01
• 分類號(hào): G02F1/01;G02F1/21
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 金鳳

1.一種大自由光譜范圍可重構(gòu)光學(xué)頻率梳產(chǎn)生裝置，其特征在于：

所述大自由光譜范圍可重構(gòu)光學(xué)頻率梳產(chǎn)生裝置，包括單載波激光器、單頻射頻信號(hào)源、功分器、正交耦合器、功放、單邊帶調(diào)制模塊和奇/偶階調(diào)制模塊，激光器輸出端口連接單邊帶調(diào)制模塊輸入端口，單邊帶調(diào)制模塊輸出端口連接奇/偶階調(diào)制模塊輸出端口，單頻射頻信號(hào)源連接功分器公共端，功分器一個(gè)輸出端口連接正交耦合器的公共端，正交耦合器兩個(gè)輸出端口分別連接單邊帶調(diào)制模塊的兩個(gè)射頻端口；功分器的另一個(gè)輸出端口連接功放的輸入端口，功放輸出端口連接奇/偶階調(diào)制模塊的射頻端口；

所述單邊帶調(diào)制模塊為一個(gè)雙電極馬赫-增德調(diào)制器構(gòu)成，單頻射頻信號(hào)經(jīng)過(guò)正交耦合器后輸出的兩路正交射頻信號(hào)分別饋入雙電極馬赫-增德調(diào)制器的兩個(gè)射頻端口，調(diào)節(jié)雙電極馬赫-增德調(diào)制器直流端口的偏置電壓，使雙電極馬赫-增德調(diào)制器工作于正交偏置點(diǎn)，同時(shí)調(diào)整輸入射頻信號(hào)的功率以實(shí)現(xiàn)幅度相等的單邊帶+載波信號(hào)的產(chǎn)生，單邊帶調(diào)制模塊的輸出端口標(biāo)記為a點(diǎn)；

所述奇/偶階調(diào)制模塊由一個(gè)普通零啁啾、單驅(qū)動(dòng)的馬赫-增德調(diào)制器構(gòu)成，對(duì)單邊帶調(diào)制模塊輸出的光信號(hào)再次進(jìn)行電光調(diào)制，從而產(chǎn)生需要的6線或8線光頻梳，單頻射頻信號(hào)源輸出的射頻信號(hào)經(jīng)過(guò)功放放大后，輸入到馬赫-增德調(diào)制器的射頻輸入端口；當(dāng)馬赫-增德調(diào)制器工作于最大點(diǎn)時(shí)，射頻信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制后只產(chǎn)生偶數(shù)階邊帶，因此對(duì)輸出的載波和邊帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制可產(chǎn)生6線光梳；當(dāng)馬赫-增德調(diào)制器工作于最小點(diǎn)時(shí)，射頻信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制后只產(chǎn)生奇數(shù)階邊帶，因此對(duì)輸出的載波和邊帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制可產(chǎn)生8線光梳，奇/偶階調(diào)制模塊的輸出端口標(biāo)記為b點(diǎn)。

2.一種利用權(quán)利要求1所述大自由光譜范圍可重構(gòu)光學(xué)頻率梳產(chǎn)生裝置的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于包括下述步驟：

步驟1：激光器輸出的單載波激光和單頻射頻信號(hào)源產(chǎn)生的單頻射頻信號(hào)分別表示為和S(t)＝V_Ssin(ω_St)；其中，E_c是光載波的電場(chǎng)強(qiáng)度，ω_c為光載波的角頻率，V_S和ω_S分別是射頻信號(hào)的幅度和角頻率；經(jīng)過(guò)正交耦合器后，輸入到雙電極馬赫-增德調(diào)制器兩個(gè)輸入端口的信號(hào)表示為：S₁(t)＝Vsin(ω_St)和S₂(t)＝Vcos(ω_St)，其中

步驟2：?jiǎn)芜厧д{(diào)制模塊的輸出端a點(diǎn)的光信號(hào)表示為：

其中，為調(diào)制器MZM1調(diào)制指數(shù)，V_π1是調(diào)制器MZM1的半波電壓，J₀(m₁)和J₁(m₁)分別為第一類0階和1階貝塞爾函數(shù)，公式(1)中高階貝塞爾函數(shù)幅度相對(duì)較小，因此二階以上的貝塞爾項(xiàng)省略；

在公式(1)中，令即m₁＝1.168時(shí)，產(chǎn)生的光載波和正一階邊帶的幅度相等；

步驟3：在6線光梳工作模式下，奇/偶階調(diào)制模塊工作于最大點(diǎn)，只產(chǎn)生偶數(shù)階光邊帶；功分器輸出的射頻信號(hào)經(jīng)過(guò)功放放大后的射頻信號(hào)表示為：其中G₁是功放的增益；b點(diǎn)輸出光信號(hào)為：

其中，為調(diào)制器MZM的調(diào)制指數(shù)，V_π2是調(diào)制器MZM的半波電壓，J₀(m₂)和J₂(m₂)分別為第一類0階和2階貝塞爾函數(shù)；由公式(2)可知，調(diào)整輸入射頻信號(hào)的功率，使J₀(m₂)＝J₂(m₂)，即m₂＝1.839時(shí)，生成的6線光頻梳具有相同的幅度；

步驟4：在8線光梳工作模式下，奇/偶階調(diào)制模塊工作于最小點(diǎn)，只產(chǎn)生奇數(shù)階光邊帶，b點(diǎn)輸出光信號(hào)為：

其中，J₁(m₂)和J₃(m₂)分別為第一類1階和3階貝塞爾函數(shù)，公式(3)中，由于調(diào)制指數(shù)相對(duì)較大，保留三階以內(nèi)的貝塞爾函數(shù)項(xiàng)，更高階貝塞爾函數(shù)項(xiàng)省略，由公式(2)可知，調(diào)整輸入射頻信號(hào)的功率，使J₁(m₂)＝J₃(m₂)，即m₂＝3.064時(shí)，生成的8線光頻梳具有相同的幅度。