[發(fā)明專利]一種基于信號調(diào)制的光學(xué)頻率梳產(chǎn)生方法及裝置

有效

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• 申請日: 2021-06-08
• 公開（公告）號: CN113359368B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 虞帥權(quán);池灝;楊淑娜;楊波;翟彥蓉;歐軍
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號: G02F1/35
• 分類號: G02F1/35
• 代理公司: 浙江千克知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

本發(fā)明公開了一種基于信號調(diào)制的光學(xué)頻率梳產(chǎn)生裝置及方法，本發(fā)明裝置包括可調(diào)連續(xù)激光器、第一調(diào)制器、信號發(fā)生器、第二調(diào)制器、任意波形發(fā)生器、光譜分析儀，可調(diào)連續(xù)激光器、第一爾調(diào)制器、第二調(diào)制器、光譜分析儀依次相聯(lián)，信號發(fā)生器與第一調(diào)制器相聯(lián)，任意波形發(fā)生器與第二調(diào)制器相聯(lián)。本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡單、易實現(xiàn)，光頻梳帶寬可調(diào)，平坦度高,實現(xiàn)了較低射頻信號頻率實現(xiàn)了大帶寬的光頻梳，且光頻梳的間隔與調(diào)制信號頻率，調(diào)制器帶寬均無關(guān)，可以靈活調(diào)整。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光通信信號處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于信號調(diào)制的光學(xué)頻率梳產(chǎn)生方法及裝置。

背景技術(shù)

光學(xué)頻率梳(Optical Frequency Comb，OFC，簡稱為光頻梳，也稱為頻率梳)，是指在頻譜上由一系列頻率分量間隔均勻且具有相干穩(wěn)定相位關(guān)系的頻率分量組成的光信號。

原理上，光頻梳在頻域上表現(xiàn)為具有相同頻率間隔的頻譜序列，在時域上則表現(xiàn)為超短脈沖序列，其在頻域上的頻率間隔與其在時域上的脈沖寬度嚴格遵守傅里葉變換關(guān)系。光頻梳是一個光學(xué)頻率的綜合發(fā)生器，從而具有眾多的頻率分量，因此可以像具有精確刻度的尺子一樣作為光學(xué)頻率的測量工具。光頻梳為光學(xué)頻率精密測量、原子離子躍遷能級測量、遠程信號時鐘同步和衛(wèi)星導(dǎo)航等領(lǐng)域提供了理想的研究工具。近年來隨著光通信技術(shù)的飛速發(fā)展，光頻梳也越來越廣泛地被應(yīng)用于密集波分復(fù)用、多波長超短脈沖產(chǎn)生、光學(xué)任意波形產(chǎn)生等領(lǐng)域。

利用電光調(diào)制器產(chǎn)生光頻梳的方法是目前最為主流的光頻梳產(chǎn)生方法，該方法結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)、梳齒間隔可調(diào)節(jié)、穩(wěn)定性較好。

由于光學(xué)頻率梳的重要應(yīng)用，相關(guān)的研究逐漸成為熱點。基于鎖模超短脈沖激光技術(shù)所產(chǎn)生的光頻梳被稱為“飛秒光頻梳”。鎖模脈沖激光指的是對激光縱模之間的相位進行鎖定所產(chǎn)生的周期性變化的脈沖，激光的縱模間隔等價于光頻梳的梳齒間隔?？梢酝ㄟ^對鎖模超短脈沖激光的重復(fù)頻率和載波包絡(luò)偏移頻率進行鎖定來產(chǎn)生光頻梳。循環(huán)頻移結(jié)構(gòu)可以分為基于IQ調(diào)制器的單邊帶循環(huán)結(jié)構(gòu)和基于受激布里淵效應(yīng)的循環(huán)頻移結(jié)構(gòu)兩大類。基于IQ調(diào)制器的單邊帶循環(huán)方案具有載波數(shù)目多、平坦性好和梳齒間隔可調(diào)諧等優(yōu)點。而基于受激布里淵效應(yīng)的光頻梳的產(chǎn)生方案具有結(jié)構(gòu)簡單、靈活性好等優(yōu)點，并且避免了因調(diào)制器固有缺陷所帶來影響，是一種比較有潛力的光頻梳的產(chǎn)生方案。Qu K,Zhao S,Xuan L,et al.Ultra-Flat and Broadband Optical Frequency Comb Generator via aSingle Mach–Zehnder Modulator[J].IEEE Photonics Technology Letters,2017,29(2):255-258中，Kun Qu提出了一種僅使用一個MZM和單個RF信號，具有低功率變化的超扁平寬帶OFC發(fā)生器。其所提出的方案可以通過簡單地調(diào)整MZM的偏置電壓和RF信號的功率來生成兩種OFC，一種形式是20行的OFC，其頻率間隔等于RF信號的頻率，另一種形式是16行的OFC，其頻率間隔是RF信號的頻率的兩倍。產(chǎn)生的OFC具有低功率變化和寬帶寬。Yan X,ZouX,Wei P,et al.Fully digital programmable optical frequency comb generationand application[J].Optics Letters,2018,43(2):283中,XiangLei Yan提出了一種基于二進制相位采樣調(diào)制的全數(shù)字可編程光頻梳(OFC)產(chǎn)生方案，其中使用優(yōu)化的比特序列對窄線寬光波進行相位調(diào)制。對位序列進行編程能夠調(diào)整梳狀間距和梳狀線數(shù)量(即梳狀線的數(shù)量)。可編程光學(xué)頻率梳還具有超平坦光譜包絡(luò)、均勻時間包絡(luò)和穩(wěn)定無偏置設(shè)置的特點。對目標OFC進行數(shù)字編程，使其具有19、39、61、81、101或201梳齒線，并具有100、50、20、10、5或1MHz梳齒間距。

然而上述現(xiàn)有技術(shù)的方案中，或存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜難以實現(xiàn)的問題，或存在光頻梳的間隔不可調(diào)的問題，或存在光頻梳的帶寬受限的問題。因此，亟需研發(fā)一種簡單易實現(xiàn)的方案以實現(xiàn)光頻梳的頻梳間隔可調(diào)、帶寬可調(diào)、平坦度高，以及減少對調(diào)制器帶寬和射頻信號頻率的依賴。

發(fā)明內(nèi)容