[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

说明书

本发明涉及一种程控微腔单孤子光学频率梳产生系统及产生方法，解决现有微腔光频梳的产生过程依赖于专业人员实验能力的，不能自动化产生，从而不利于微腔光频梳工程化应用的问题。该系统包括依次连接的泵浦光源、第一光学环形器、微腔光频梳发生器、第二光学环形器、辅助光源、频梳功率探测单元、激光器频率调谐控制器、控制单元和温度控制器；激光器频率调谐控制器与泵浦光源连接；温度控制器与微腔光频梳发生器连接；频梳功率探测单元与微腔光频梳发生器连接，包括相连接的可调谐光学滤波器和光功率计，且可调谐光学滤波器的通带范围内不包含泵浦光和辅助光；控制单元分别与激光器频率调谐控制器、温度控制器和频梳功率探测单元连接。

技术领域

本发明涉及光学频率梳产生系统，具体涉及一种程控微腔单孤子光学频率梳产生系统及产生方法。

背景技术

光学频率梳是指在光谱范围内存在一系列等间距的频率成分，彼此相位锁定的超短脉冲。光学频率梳在未来高速测距、精密光谱学、光学通信、光钟、频率合成等领域有着重要的作用。近年来光学频率梳的产生主要通过如下三种途径：1、通过传统光纤、固体锁模激光器锁定载波包络与脉冲重频，但其重复频率难以达到10G以上；2、基于电光调制产生光频梳，但受限于驱动源，不利于小型化、集成化与超高重频的脉冲产生；3、基于微环谐振腔光学克尔效应产生光频梳，该技术平台能够满足未来技术小型化与超高重频光频梳的需求。近年来，在众多微环谐振腔，诸如铌酸锂微环谐振腔、氮化硅微环谐振腔、高折射率差玻璃微环谐振腔、氟化镁微环谐振腔等都实现了微腔单孤子光频梳的产生。

目前，受限于微腔高Q值与小尺寸，微环谐振腔的热光效应较强，微腔中的光场能量的变化将会导致微腔谐振峰的显著偏移，进而影响微腔光频梳的产生。因此微腔光孤子光频梳产生主要是基于快速扫频方法与“power-kicking”的方法，其通常在微秒以内完成快速扫频或者“power-kicking”，从而减弱微腔光孤子产生过程中较强的热光效应，促进微腔孤子光频梳的产生。但是此方法产生单孤子光频梳对高速实时反馈电路与专业技术的要求高，不具备实时判断孤子形态的功能，微腔单孤子光频梳产生的效率低，不能确保微腔单孤子光频梳的自动化产生，阻碍了微腔单孤子光频梳的工程化应用。

发明内容

本发明的目的是解决现有方法产生单孤子光频梳对高速实时反馈电路与专业技术的要求高，不具备实时判断孤子形态的功能，微腔单孤子光频梳产生的效率低，不能确保微腔单孤子光频梳的自动化产生，阻碍了微腔单孤子光频梳的工程化应用的问题，提供一种程控微腔单孤子光学频率梳产生系统及产生方法，该方法和系统实现了微腔孤子光频梳的自动化产生，对于推动微腔孤子光频梳工程化应用具有重要的价值和意义。

为实现以上发明目的，本发明的技术方案如下：

一种程控微腔单孤子光学频率梳产生系统，包括通过单模光纤依次连接的泵浦光源、第一光学环形器、微腔光频梳发生器、第二光学环形器和辅助光源，还包括频梳功率探测单元、激光器频率调谐控制器、控制单元和温度控制器；所述激光器频率调谐控制器与泵浦光源连接，用于调节泵浦光源的工作波长；所述温度控制器与微腔光频梳发生器连接，用于调节和控制微腔光频梳发生器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与微腔光频梳发生器连接，包括相连接的可调谐光学滤波器和光功率计，且可调谐光学滤波器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包括相连接的光学布拉格光栅和光功率计，所述光学布拉格光栅用于滤掉泵浦光与辅助光；所述控制单元分别与激光器频率调谐控制器、温度控制器和频梳功率探测单元连接，对激光器频率调谐控制器、温度控制器和频梳功率探测单元进行控制。

进一步地，所述泵浦光源包括通过单模光纤依次连接的第一窄线宽激光器、第一光学放大器和第一偏振控制器，所述第一窄线宽激光器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。

进一步地，所述第一窄线宽激光器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为半导体型或光纤型光学放大器，所述第一偏振控制器为光纤型光学偏振控制器或空间型光学偏振控制器。