[發明專利]一種重復頻率可調的單腔雙光頻梳產生裝置和方法

在審

• 申請號: 202210443882.3
• 申請日: 2022-04-26
• 公開（公告）號: CN114825000A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 李曉洲;李博;楊博
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: H01S3/05
• 分類號: H01S3/05;H01S3/067;H01S3/08
• 代理公司: 遼寧鴻文知識產權代理有限公司 21102
• 代理人: 許明章;王海波

本發明屬于光頻梳技術領域，提供一種重復頻率可調的單腔雙光頻梳產生裝置和方法。所述單腔雙光頻梳產生裝置包括光學諧振腔和光頻梳重頻調控模塊。首先，構建任一光學諧振腔，使其能夠輸出具有固定重復頻率的第一光頻梳；其次，構建光頻梳重頻調控模塊，將其嵌入光學諧振腔中，并基于光學自成像原理，利用頻域和時域二階相位調制，實現光頻梳重復頻率調控，輸出重復頻率可調的第二光頻梳。本發明所提供的單腔雙光頻梳產生裝置和方法，能夠在一個諧振腔內實現不同重復頻率的雙光頻梳輸出，并且光頻梳重復頻率靈活可調，具有結構簡單、相干性好、能量效率高等優點。

技術領域

本發明屬于光頻梳技術領域，涉及一種重復頻率可調的單腔雙光頻梳產生裝置和方法。

背景技術

目前，雙光頻梳技術憑借其良好的穩定性與相干性，在測距、光譜測量、光纖傳感、微波光子學等領域得到廣泛應用。現有的雙光頻梳產生方法主要包括：對兩臺獨立的光頻梳信號源進行梳齒頻率鎖定；或基于連續波激光器實現兩路電光調制；或直接在微環諧振腔中形成兩套穩定的光頻梳。楊昌喜等人發表在《中國激光》中的學術論文“單腔雙光梳鎖模光纖激光器及其應用研究進展”中，綜述了現有雙光頻梳源的實現方法及其優缺點。文中提到上述雙光頻梳產生方法存在頻率鎖定系統復雜、光譜范圍較窄、加工工藝困難、成本高昂等問題。同時提出通過利用波長復用、偏振復用等方法，可以在單個鎖模激光器諧振腔中實現雙光頻梳生成，具有系統結構簡單緊湊、穩定性高、相干性好等優點。但是，現有方法仍存在光頻梳重復頻率可調諧范圍有限、靈活性不足等問題。

發明內容

本發明主要針對現有雙光頻梳生成技術中缺少重復頻率靈活可調、并兼具系統結構簡單的實現方案的問題，提出一種重復頻率可調的單腔雙光頻梳產生裝置與方法。本發明的目的在于提供一種重復頻率可調的單腔雙光頻梳產生裝置與方法，基于光學自成像原理，通過頻域及時域二階相位調制，在一個諧振腔內實現不同重復頻率的雙光頻梳輸出，并且光頻梳重復頻率靈活可調，具有結構簡單、相干性好、能量效率高等優點。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種重復頻率可調的單腔雙光頻梳產生裝置，所述的單腔雙光頻梳產生裝置包括光學諧振腔1和光頻梳重頻調控模塊。所述光學諧振腔1用于產生具有特定重復頻率的第一光頻梳；所述光頻梳重頻調控模塊嵌入光學諧振腔1內，利用光學自成像原理實現對第一光頻梳重復頻率倍頻，通過控制倍頻因子，產生重復頻率可調的第二光頻梳。

所述的光學諧振腔1可以是基于主動鎖模或者被動鎖模等技術且能夠產生某一特定重復頻率光頻梳的光學諧振腔，用于產生具有固定重復頻率的第一光頻梳。所述的光學諧振腔1包含光隔離器2和第一光耦合器3。所述的光隔離器2用于限制光脈沖信號在整個系統中沿單向傳輸，防止反向放大的自發輻射噪聲光在光纖中傳輸；所述的第一光耦合器3將光學諧振腔1中的光脈沖信號按照一定的功率分配比例分為兩部分，功率較少的部分作為輸出，輸出第一光頻梳，功率較多的部分仍保留在光學諧振腔1內循環傳輸。為了在所述的光學諧振腔1中嵌入所述的光頻梳重頻調控模塊，需要對所述的光學諧振腔1做如下改進：將所述的光學諧振腔1中光纖任一位置處設置一個插入點，在插入點處將光學諧振腔1中的光纖截斷。對于截斷處的兩端光纖，沿光隔離器2限制的光脈沖信號傳輸方向，優先通過的端口為光學諧振腔1的第一端口1a，隨后通過的端口為光學諧振腔1的第二端口1b。所述的光學諧振腔1的第一端口1a與第一光環形器4的第一端口4a連接，所述的光學諧振腔1第二端口1b與第二光環形器9的第三端口9c連接，實現所述的光學諧振腔1與所述的光頻梳重頻調控模塊相連接。