[發明專利]一種超高重復頻率可調諧光頻梳產生裝置與方法

有效

• 申請號: 202010731602.X
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN111897175B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 王擂然;范煒晨;孫啟兵;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: G02F1/35
• 分類號: G02F1/35;G02F1/39
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 汪海艷

1.一種超高重復頻率可調諧光頻梳產生裝置，其特征在于：包括泵浦單元、信號調制單元、微環諧振腔光頻梳產生單元及濾波單元；

所述泵浦單元用于提供泵浦激光，為固定波長激光源；

所述信號調制單元包括依次連接的移頻器(3)和帶阻濾波器(4)；利用移頻器(3)對泵浦激光進行邊帶調制，除原有泵浦頻率外產生兩個新的頻率成分，通過帶阻濾波器(4)濾除其中一個多余的頻率成分，僅保留一個新生頻率成分，實現單邊帶頻率調制；通過控制移頻器(3)的工作頻率，調諧原有泵浦頻率與新生頻率成分之間的間隔，使其為微環諧振腔(5)自由光譜范圍的整數倍；通過設置不同倍數的頻率間隔，實現不同重復頻率的光頻梳產生；

所述微環諧振腔光頻梳產生單元包括微環諧振腔(5)、直流電源(6)及溫度控制器(7)；所述微環諧振腔(5)用于接收單邊帶頻率調制后的泵浦激光，發生光參量振蕩與級聯四波混頻過程，產生高重頻光頻梳；所述直流電源(6)用于調節微環諧振腔(5)的諧振波長；所述溫度控制器(7)用于控制微環諧振腔(5)的溫度；

所述濾波單元用于濾掉多余的泵浦激光，輸出低噪聲高重頻光頻梳。

2.根據權利要求1所述的超高重復頻率可調諧光頻梳產生裝置，其特征在于：所述泵浦單元包括依次連接的窄線寬連續激光源(1)和功率放大器(2)；

所述窄線寬連續激光源(1)用于出射連續泵浦激光；所述功率放大器(2)用于放大泵浦激光的強度。

3.根據權利要求2所述的超高重復頻率可調諧光頻梳產生裝置，其特征在于：所述濾波單元為窄帶陷波濾波器(8)。

4.一種基于權利要求1所述的超高重復頻率可調諧光頻梳產生裝置產生可調諧超高重頻微環諧振腔光頻梳的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、調節泵浦單元的泵浦激光功率，使得泵浦激光的偏振及強度滿足微環諧振腔的諧振條件以及發生級聯四波混頻的強度條件；

步驟二、通過信號調制單元對泵浦激光進行單邊帶頻率調制，將調制后的泵浦激光作為微環諧振腔的泵浦激光；

步驟2.1、控制移頻器的工作信號電壓與頻率，產生兩個新的頻率成分，再通過控制帶阻濾波器，濾除其中一個多余的頻率成分，保留一個新生頻率成分，實現泵浦激光的單邊帶頻率調制；

步驟2.2、控制移頻器的工作信號頻率，使新生頻率成分與原有泵浦激光頻率的間隔為微環諧振腔自由光譜范圍的整數倍；

步驟三、利用微環諧振腔使接收到的泵浦激光發生光參量振蕩和級聯四波混頻，控制直流電源的電壓或電流，使光頻梳進入鎖模狀態，并調節溫度控制器維持恒定的微環諧振腔工作溫度，使微環諧振腔產生穩定的重頻光頻梳；

步驟四、利用濾波單元濾掉多余泵浦激光，輸出低噪聲高重頻光頻梳。

5.根據權利要求4所述的產生可調諧超高重復頻率微環諧振腔光頻梳的方法，其特征在于，步驟二中利用移頻器及帶阻濾波器實現泵浦激光單邊帶頻率調制。

6.根據權利要求5所述的產生可調諧超高重復頻率微環諧振腔光頻梳的方法，其特征在于：步驟三中通過調節直流電源(6)的電壓或電流控制微環諧振腔(5)的諧振波長，逐漸增大微環諧振腔諧振頻率與泵浦激光頻率之間的差值直至產生的光頻梳具有雙曲正割形狀的光譜。