[发明专利]一种程控微腔单孤子光学频率梳产生系统及产生方法

权利要求书

1.一种程控微腔单孤子光频梳产生方法，该方法基于程控微腔单孤子光学频率梳产生系统实现，所述程控微腔单孤子光学频率梳产生系统包括通过单模光纤(10)依次连接的泵浦光源(1)、第一光学环形器(2)、微腔光频梳发生器(3)、第二光学环形器(4)和辅助光源(5)，其特征在于：还包括频梳功率探测单元(6)、激光器频率调谐控制器(8)、控制单元(7)和温度控制器(9)；所述激光器频率调谐控制器(8)与泵浦光源(1)连接，用于调节泵浦光源(1)的工作波长；所述温度控制器(9)与微腔光频梳发生器(3)连接，用于调节和控制微腔光频梳发生器(3)的微环谐振腔工作温度，以产生光频梳；所述频梳功率探测单元(6)与微腔光频梳发生器(3)连接，包括相连接的可调谐光学滤波器(61)和光功率计(62)，且可调谐光学滤波器(61)的通带范围内不包含泵浦光和辅助光；或者，所述频梳功率探测单元(6)包括相连接的光学布拉格光栅和光功率计(62)，所述光学布拉格光栅用于滤掉泵浦光与辅助光；所述控制单元(7)分别与激光器频率调谐控制器(8)、温度控制器(9)和频梳功率探测单元(6)连接，对激光器频率调谐控制器(8)、温度控制器(9)和频梳功率探测单元(6)进行控制；

其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、调节泵浦光源和辅助光源的输出波长、输出功率和偏振态；

步骤二、初始化，设置单孤子频梳功率判断区间；

步骤三、降低微环谐振腔的温度，设置可调谐光学滤波器的滤波范围，同时读取光功率计的功率，当功率出现大于1dBm的降低时，调节泵浦光源的波长使其向长波长移动或者降低泵浦光源的光学放大器输出功率，并同时增加微环谐振腔的工作温度；

步骤四、通过调节微环谐振腔的工作温度使光频梳进入孤子态，然后通过调节泵浦光源的工作波长，当读取的功率达到设定值区间时，单孤子产生；

步骤五、通过监测微腔单孤子功率变化，实时调整第一窄线宽激光器和第二窄线宽激光器的工作波长，使单孤子光频梳能够稳定存在。

2.根据权利要求1所述的程控微腔单孤子光频梳产生方法，其特征在于：所述泵浦光源(1)包括通过单模光纤(10)依次连接的第一窄线宽激光器(11)、第一光学放大器(12)和第一偏振控制器(13)，所述第一窄线宽激光器(11)为波长可调谐的窄线宽激光器，其波长调谐范围大于微环谐振腔的一个自由光谱范围。

3.根据权利要求2所述的程控微腔单孤子光频梳产生方法，其特征在于：所述第一窄线宽激光器(11)为窄线宽半导体激光器或窄线宽光纤激光器，所述第一光学放大器(12)为半导体型或光纤型光学放大器，所述第一偏振控制器(13)为光纤型光学偏振控制器或空间型光学偏振控制器。

4.根据权利要求3所述的程控微腔单孤子光频梳产生方法，其特征在于：所述辅助光源(5)包括通过单模光纤(10)依次连接的第二窄线宽激光器(51)、第二光学放大器(52)和第二偏振控制器(53)，所述第二窄线宽激光器(51)为固定波长的窄线宽激光器。

5.根据权利要求4所述的程控微腔单孤子光频梳产生方法，其特征在于：所述第二窄线宽激光器(51)为窄线宽半导体激光器或窄线宽光纤激光器；所述第二光学放大器(52)为半导体型或光纤型光学放大器，所述第二偏振控制器(53)为光纤型光学偏振控制器或空间型光学偏振控制器。

6.根据权利要求1至5任一所述的程控微腔单孤子光频梳产生方法，其特征在于：所述微腔光频梳发生器(3)包括封装壳体(31)、微环谐振腔(32)、温度调节器(33)、温度传感器(34)和外部光纤接口(35)；所述微环谐振腔(32)、温度调节器(33)、温度传感器(34)设置在封装壳体(31)内，所述温度控制器(9)用于控制微环谐振腔(32)的工作温度；所述温度传感器(34)用于测量微环谐振腔(32)的工作温度；所述外部光纤接口(35)设置在封装壳体(31)的外部，且与微环谐振腔(32)连接。

7.根据权利要求6所述的程控微腔单孤子光频梳产生方法，其特征在于：所述微环谐振腔(32)为片上集成的微环谐振腔或回音壁模式微型光学谐振腔；所述温度调节器(33)为半导体制冷器或表面加热器。