[发明专利]频率梳生成装置和用于生成频率梳的方法

说明书

描述了一种频率梳生成装置(10)。频率梳生成装置(10)包括脉冲式光学光源(12)、序列发生器(16)、光接收单元(14)和开关单元(18)。序列发生器(16)被配置为生成重复序列信号并且将重复序列信号至少转发到开关单元(18)。脉冲式光学光源(12)被配置为生成电磁波包并且与序列发生器(16)同步。光接收单元(14)被配置为接收电磁波包并将电磁波包转换为电信号。基于重复序列信号，开关单元(18)被配置为控制脉冲式光学光源(12)、控制光接收单元(14)、衰减电磁波包、使电磁波包相移、衰减电信号以及使电信号相移中的至少一个。此外，描述了用于生成光学频率梳和用于生成电频率梳的方法。

技术领域

本公开的实施例总体上涉及频率梳生成装置、用于生成光学频率梳的方法以及用于生成电频率梳的方法。

背景技术

光学频率梳或电频率梳由一系列基本上等距的电脉冲组成，这些电脉冲近似成形为Diracδ函数。这些电频率梳通常用于频谱分析仪或示波器的相位和幅度校准，其中电梳用作校准过程的已知参考。

为了生成参考频率梳，存在两个看似矛盾的要求。一方面，需要一定的最小信噪比，其与电频率梳的最小功率水平相关联。电频率梳的功率水平继而由每个时间间隔的脉冲数、即时域中的脉冲频率确定。因此，高功率水平需要时域中的高脉冲频率。

另一方面，通常需要非常精细的频率梳，即频域中峰值之间的频率间隔应该非常小。然而，这对应于时域中的峰值之间的大的时间间隔，这是因为时域和频域中的间隔彼此成反比。因此，频域中的精细频率梳在时域中需要低脉冲频率。

因此，需要一种频率梳生成装置以及用于生成光学频率梳或电频率梳的方法，其能够生成具有高信噪比的精细频率梳。

发明内容

本公开的实施例提供了一种频率梳生成装置。频率梳生成装置包括脉冲式光学光源、序列发生器、光接收单元和开关单元。序列发生器被配置为生成重复序列信号并且将重复序列信号至少转发到开关单元。脉冲式光学光源被配置为生成电磁波包。脉冲式光学光源与序列发生器同步。光接收单元被配置为接收电磁波包并将电磁波包转换为电信号。开关单元被配置为基于重复序列信号来控制脉冲式光学光源、控制光接收单元、衰减电磁波包、使电磁波包相移、衰减电信号以及使电信号相移中的至少一个。

通过脉冲式光学光源与光接收单元的组合，可以实现高功率水平，这是因为可以以高频率生成独立电磁波包。开关单元改变由频率梳生成装置、特别是脉冲式光学光源生成的电频率梳的属性，以使频域中独立Dirac函数之间的间隔减小，同时仍保持高信噪比。因此，实现了具有高信噪比的精细电频率梳。

实际上，由光接收单元接收到的电磁波包对应于光学辐射或者更确切地说是光学波长范围内的电磁波，例如在100nm和1mm之间。

其中和下文中，术语“光”应理解为不限于可见光范围，而是还包括红外和紫外频率范围。

此外，术语“同步”意味着脉冲式光学光源生成电磁波包的频率(即每个时间间隔的波包数，而不是光频率本身)和每个时间间隔生成的信息片段数(包含在重复序列信号中)具有预定比率，例如一。可替选地或另外地，在波包的生成和信息片段的生成之间存在预定的相位关系。

电磁波包的相移和/或电信号的相移对应于在时间上延迟至少一个特定的信号部分。这变得显而易见，这是因为脉冲式光学光源可以生成电磁脉冲，其中脉冲只能在幅度和延迟(相位)方面受到控制。

开关单元可以被分配给频率梳生成装置的不同组件，使得开关单元能够直接与光学光源交互。可替选地或另外地，开关单元连接到光接收单元，以便控制光接收单元。

可替选地或另外地，当开关单元衰减电磁波包和/或使电磁波包相移时，开关单元被分配给频率梳生成装置的光学部件。

可替选地或另外地，当开关单元衰减电信号和/或使电信号相移时，开关单元被分配给频率梳生成装置的电气部件。