[發(fā)明專利]基于功率下降比例的單孤子自動化產(chǎn)生方法及系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2022-08-09
• 公開（公告）號: CN115332931A
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發(fā)明（設計）人: 沈陽;周樂峰;息朝祥;黃鑫;何廣強
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學
• 主分類號: H01S3/102
• 分類號: H01S3/102;H01S3/10;H01S3/00
• 代理公司: 上海恒慧知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀;劉翠

本發(fā)明提供了一種基于功率下降比例的單孤子自動化產(chǎn)生方法及系統(tǒng)，調(diào)諧泵浦激光，根據(jù)功率自動化判斷微納諧振腔內(nèi)光場狀態(tài)。實時計算功率標準差，當標準差減小時，微納諧振腔從圖靈態(tài)、混沌態(tài)演化至多孤子態(tài)；差分輸出功率，檢測功率跳變，根據(jù)功率跳變的功率下降比例，判斷孤子數(shù)量的變化，以此判斷是否產(chǎn)生單孤子。單孤子產(chǎn)生后，自動監(jiān)視孤子的存在性，并在孤子消失后自動恢復單孤子態(tài)。本發(fā)明根據(jù)功率下降比例、差分、標準差等多個角度描述輸出功率，實時、動態(tài)判斷微納諧振腔內(nèi)光場狀態(tài)，具有更高的魯棒性與抗干擾能力，實現(xiàn)了自動化的產(chǎn)生單孤子、恢復單孤子，減少人工操作。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及光學頻率梳技術(shù)領域，具體地，涉及一種基于功率下降比例的單孤子自動化產(chǎn)生方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

光學頻率梳是一種由頻率間隔相等的譜線組成的電磁波。其中，基于微納諧振腔非線性參量過程產(chǎn)生的耗散克爾孤子光學頻率梳，具有高度相干、高重復頻率和低噪聲等特性，在光通信、超快測距、調(diào)頻連續(xù)波激光雷達、低相噪微波產(chǎn)生、光學頻率合成、雙梳光譜和量子密鑰分布等領域得到廣泛應用。

然而，由于微納諧振腔熱效應的影響，穩(wěn)定地到達單孤子態(tài)，產(chǎn)生單個克爾孤子光頻梳較為困難。為解決這個問題，許多獲取單孤子態(tài)的方法被提出，如泵浦激光快速掃描，反向調(diào)諧，脈沖驅(qū)動，在腔內(nèi)產(chǎn)生布里淵散射，通過強度調(diào)制器、加熱器或輔助激光控制熱效應等方案。其中，通過輔助激光控制熱效應的方案，可以大幅降低泵浦激光調(diào)諧速度，降低功率變化速度，降低功率采集、實時數(shù)據(jù)處理的難度，適合用于計算機控制的自動化單孤子產(chǎn)生。

經(jīng)檢索，公開號為CN111244741A的中國發(fā)明專利申請，公開了一種程控微腔單孤子光學頻率梳產(chǎn)生系統(tǒng)及產(chǎn)生方法，旨在解決現(xiàn)有微腔光頻梳的產(chǎn)生過程依賴于專業(yè)人員的實驗能力，不能自動化產(chǎn)生，從而不利于微腔光頻梳工程化應用的問題。該發(fā)明基于溫度控制器與輔助激光控制熱效應的方案產(chǎn)生單孤子，通過控制單元實現(xiàn)程序控制，以設定的功率區(qū)間判別系統(tǒng)是否產(chǎn)生單孤子。但是，具體應用該系統(tǒng)及方法時需要設定的功率區(qū)間，與應用的微納諧振腔、泵浦激光功率、輔助激光功率、系統(tǒng)線路損耗等因素有關，若上述因素發(fā)生變化，設定的功率區(qū)間也要修改或重新標定，否則容易出現(xiàn)判斷錯誤。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于功率下降比例的單孤子自動化產(chǎn)生方法及系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種基于功率下降比例的單孤子自動化產(chǎn)生方法，包括：

S1，設置泵浦激光與輔助激光的波長和輸出功率，調(diào)整泵浦激光與輔助激光的偏振態(tài)；

S2，調(diào)諧輔助激光，獲取輔助激光諧振峰位置；

S3，再次調(diào)諧輔助激光至所述輔助激光諧振峰藍失諧區(qū)；

S4，記錄此時經(jīng)過光纖布拉格光柵過濾后的泵浦激光透射功率，作為背景噪聲功率P_noise；

S5，調(diào)諧泵浦激光進入諧振峰，采集經(jīng)過光纖布拉格光柵過濾后的泵浦激光透射功率；實時計算采集的功率數(shù)據(jù)的標準差，當標準差減小時，認為微納諧振腔從圖靈態(tài)、混沌態(tài)演化至多孤子態(tài)；

S6，繼續(xù)調(diào)諧泵浦激光，采集經(jīng)過光纖布拉格光柵過濾后的泵浦激光透射功率；對采集的功率數(shù)據(jù)做差分處理，檢測功率跳變；計算功率跳變的功率下降比例：r＝(P_before-P_after)/(P_before-P_noise)，其中，P_before表示功率跳變前的功率數(shù)據(jù)，P_after表示功率跳變后的功率數(shù)據(jù)，r反映在功率跳變中孤子能量消失的比例；根據(jù)r判斷功率跳變中孤子數(shù)量的變化，若跳變后為單個孤子，微納諧振腔到達單孤子態(tài)，停止調(diào)諧泵浦激光；