[发明专利]光梳频率源

说明书

技术领域

本发明涉及产生光频率梳的方法和设备。在实施例中，无源锁模(mode locked)光波导梳使用电调谐或光调谐用于模式间隔频率(df)及载流子包络偏移频率(f_ceo)。

背景技术

在本说明书中关注无源锁模的光梳频率源，所述光梳频率源不依赖外部RF源以维持锁模操作。所述的“光学”包括从万亿赫兹(超红外)至千万亿赫兹(超紫外)的频率。

锁模梳激光器可用于产生带有由激光脉冲重复频率定义的多个规则间隔频率模式的频率梳。锁模梳激光器可以是有源的(其中由外部RF射频源触发所述重复)或无源的(不需要这样的源)。无论何种方式，锁模梳激光器的输出是窄脉冲的周期序列，产生了相等间隔频率的梳。

相等间隔频率的梳可以使用下列等式表达：

f_n＝n*df+f_ceo

其中，f_n是频率梳的第n线的频率，n是较大的整数(可高达10⁶)，df是模式之间的频率间隔，以及f_ceo是载流子包络偏移频率。载流子包络偏移频率可以通过考虑激光器内的群速度与相速度之间的差别而进行解释。

一般必须知道并且控制激光梳的两个自由度(即df和f_ceo)，以便正确地使用频率梳。通过改变激光器的有效光腔的长度来控制模式频率间隔。先前调谐模式频率间隔的方法包括热调谐和机械调谐，包括压电致动器或其它伸展或压缩装置。机械和热调谐的示例在以下论文中提供：Y.W.Song et al，IEE Photonics Technology Letters，13(2001)，pp 1167-1169及de Lima et al，proceedings of the 2001 SBMO/IEEEMTT-S International Microwave and Optoelectronics Conterence，(1)2001pp115-117。其他现有技术可在GB2381121中找到。然而，现有技术系统的问题包括响应时间、易受外部环境条件(如温度和振动)影响。

发明人已经认识到通过使用电或光可调谐元件可以改善响应时间、易受外部环境条件(如温度和振动)影响以及可靠性。

发明内容

因此，本发明描述了一种无源锁模光梳频率源，包括：一个或更多光腔，所述光腔包括光驱动器及输出；以及至少一个可控元件，用于控制所述光梳的一个或多个参数并与所述光腔直接或间接耦合，以产生所述光梳；其中例如所述可控元件是电可控或光可控的。可控元件可以在光腔内(可以是光环路)或例如通过环行器间接耦合。后一种情况下例如经由环行器有效地限定了腔体，使得在这种情况下也可以称为是在腔体内。在实施例中，可以存在多于一个的耦合光腔或回路。

可控元件可以是直接电学受控的，例如通过电接触的方法；或者可以是光学受控的，特别是通过配置包括耦合器的频率源以使得能够控制光注入以控制可控元件。控制光可以由激光器、发光二极管(LED)或其他光源提供，例在电学控制下。

优选地，可控元件具有光可变或电可变的折射率，以改变光梳的一个或更多参数。

因而，在本发明的第一方面中提供了一种无源锁模光梳频率源，包括：具有光学驱动器和光学输出以提供光梳的光腔；与所述光腔耦合的吸收元件以产生所述光梳；以及所述光腔中的光可控或电可控元件；其中，所述光可控或电可控元件具有光可控或电可控的折射率，使得所述折射率可该变以改变所述光梳的模式间隔和载流子包络偏移频率两者或两者之一。

可控元件可以直接或间接地在腔体内，例如经由环行器连接，在后一种情况下经由环行器有效限定了腔体(使得在这种情况下也可以称为是在腔体内)。因而，可控元件有效地限定了腔体的谐振频率。因而优选但不是必须地，所述光腔是光学谐振腔。

腔体可以包括光环路；在一些优选实施例中，可控元件包括可饱和吸收器。

因而，本发明所涉及的方面提供了一种无源锁模光梳频率源，包括：包括光学驱动器和输出的光环路；以及耦合到所述光环路的可饱和吸收器，用于产生所述光梳；其中所述可饱和吸收器是电可控的。