[發明專利]一種基于雙環形集成諧振腔的四光梳同步生成方法

有效

• 申請號: 202110944160.1
• 申請日: 2021-08-17
• 公開（公告）號: CN113659418B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 楊睿韜;孫昊;胡鵬程;譚久彬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H01S3/083
• 分類號: H01S3/083;H01S3/094;H01S3/13
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 孫莉莉

1.一種基于雙環形集成諧振腔的四光梳同步生成方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：

步驟一：使泵浦源(4)輸出泵浦光，向增益模塊(5)提供泵浦并生成激光，在雙環形集成諧振腔(7)內循環傳播；初始狀態下，激光在增益模塊(5)處沿著順時針方向傳播，或沿著逆時針方向傳播；在第一光纖環行器(15)和第二光纖環行器(9)的同時引導下，激光的傳播方向決定了激光的循環傳播路徑，順時針方向傳播的激光經過第一分路(10)返回增益模塊(5)，逆時針方向傳播的激光經過第二分路(1)返回增益模塊(5)；上述兩個傳播路徑的激光分別在第一鎖模器件(14)和第二鎖模器件(8)的鎖模作用下生成光梳，初始狀態下生成的光梳為單光梳或者多光梳；

步驟二：切斷第二分路(1)的光路，使激光只能經過第一分路(10)在腔內傳播，并生成光梳；使用光譜儀探測第一光學耦合器(13)的腔外輸出端口所輸出的光梳，并調節第一光學濾波器(12)，直到在光譜儀中觀察到具有不同中心波長的雙光梳的生成；如果無論怎樣調節第一光學濾波器(12)都無法觀察到雙光梳生成，則提高泵浦源(4)的輸出功率，再次調節第一光學濾波器(12)直到雙光梳生成；繼續通過調節第一光學濾波器(12)來調節雙光梳光譜參數，觀察并記錄雙光梳光譜參數的可調范圍；

步驟三：切斷第一分路(10)的光路，恢復第二分路(1)的光路，使激光只能經過第二分路(1)在腔內傳播并生成光梳；使用光譜儀探測第二光學耦合器(6)的腔外輸出端口所輸出的光梳，并調節第二光學濾波器(3)，直到在光譜儀中觀察到具有不同中心波長的雙光梳的生成；如果無論怎樣調節第二光學濾波器(3)都無法觀察到雙光梳生成，則提高泵浦源(4)的輸出功率，再次調節第二光學濾波器(3)直到雙光梳生成；繼續通過調節第二光學濾波器(3)來調節雙光梳光譜參數，觀察并記錄雙光梳光譜參數的可調范圍；

步驟四：根據步驟二和步驟三所記錄的光譜參數可調范圍，選擇滿足實際應用需求的光譜參數作為調節目標，重復步驟二和步驟三中的光譜參數調節過程，直到兩個分路生成的雙光梳滿足需求；

步驟五：恢復第一分路(10)和第二分路(1)的光路；使用光譜儀同時探測第一光光學耦合器(13)的腔外輸出端口和第二光學耦合器(6)的腔外輸出端口所輸出的光梳，并調節第一光學衰減器(11)和第二光學衰減器(2)，直到在光譜儀中觀察到兩個光學耦合器同時輸出雙光梳，即為實現了四光梳的同步生成；如果只有第一光學耦合器(13)輸出雙光梳，而第二光學耦合器(6)無輸出，則調節第一光學衰減器(11)增大第一分路(10)引入的損耗，直到四光梳生成；如果只有第二光學耦合器(6)輸出雙光梳，而第一光學耦合器(13)無輸出，則調節第二光學衰減器(2)增大第二分路(1)引入的損耗，直到四光梳生成；如果兩個光學耦合器均未能輸出雙光梳，或者無論怎樣調節光學衰減器都無法觀察到四光梳生成，則提高泵浦源(4)的輸出功率，調節兩個光學衰減器至損耗最小，再次重復步驟二至步驟五直到四光梳同步生成；

步驟六：使用光電探測器分別探測第一光學耦合器(13)的腔外輸出端口和第二光學耦合器(6)的腔外輸出端口，使用頻譜儀記錄所生成四光梳各自的重復頻率，利用其中某個待調整光梳的當前重復頻率值f_rep0和目標重復頻率值f_rep1，根據下列關系式：

分析該光梳相應分路需要增加的光程ΔL，公式中c為真空光速；調節兩個分路引入的光程后，如果不能維持步驟五中已經實現的四光梳同步生成狀態，則調節兩個光學衰減器至損耗最小，再次重復步驟二至步驟五直到四光梳同步生成。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟一中向增益模塊(5)提供泵浦的方式包括：第一種方式：使用單臺泵浦源進行單向泵浦；第二種方式：使用多臺泵浦源通過光纖偏振合束器合為一束后進行單向泵浦；第三種方式：使用多臺泵浦源進行雙向泵浦。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟二、步驟三和步驟五中所述的切斷和恢復兩個分路的方法包括：第一種方法：在第一分路(10)和第二分路(1)中分別插入自由空間光路，切斷光路時則使用不透光材料遮擋光路，恢復光路時則移除光路中的不透光材料；第二種方法：在第一分路(10)和第二分路(1)中分別插入光纖衰減器，切斷光路時則調節光纖衰減器至損耗最大，恢復光路時則調節光纖衰減器至損耗最小。