[发明专利]一种微波频率梳产生系统及产生方法

说明书

本发明实施例公开了一种微波频率梳产生系统及产生方法。微波频率梳产生系统包括泵浦源、耦合结构、光力微腔和第一光电探测器；泵浦源用于提供泵浦光，泵浦光耦合入耦合结构；耦合结构用于将泵浦光耦合入光力微腔；光力微腔包括光学模式和力学模式；泵浦光在光力微腔中激发光学模式；光学模式与力学模式耦合，产生动力学反作用；动力学反作用驱动力学模式，产生光学边带，输出光学频率梳；第一光电探测器位于光力微腔的输出端，用于接收光学频率梳，光学频率梳的梳齿间的拍频产生微波频率梳。本发明实施例的技术方案，可以产生用于芯片集成的高性能、宽带宽、低重频微波频率梳。

技术领域

本发明实施例涉及微纳微波器件技术，尤其涉及一种微波频率梳产生系统及产生方法。

背景技术

微波频率梳在现代微波信号检测、微波通信、电学脉冲信号发生器、量子光学器件、调制器等领域有着重要应用。

通常情况下，微波频率梳可以利用电学非线性电路、超快锁模脉冲激光器或者锁频半导体激光器产生。电学方法产生微波频率梳，其梳齿相干性受限于电子器件噪声，使得其他在高频率时难以压窄梳齿线宽。利用光学方法，可以实现微波梳齿高相干性及极窄线宽，但超快锁模飞秒激光器与锁模半导体激光器实现微波频率梳由于装置复杂，难以实现微小型化乃至芯片集成。此外，利用微腔克尔非线性产生光学频率梳，进而通过光学频率梳拍频产生微波频率梳的思路，虽然可以实现光学方法产生微波频率梳的小型化及芯片集成问题，但却受限于其重复频率高(GHz至THz)，难以产生MHz以下重复频率的微波频率梳，从而未应用于微波频率梳产生研究中。迄今为止，未有一种合适的产生＜GHz重频宽带宽、高效率、线宽窄、微波频率梳平坦、并适用于微小型化及芯片集成的微腔微波频率梳的光学方法方案。

发明内容

本发明实施例提供一种微波频率梳产生系统及产生方法，以产生可以用于芯片集成的高性能、宽带宽、低重频(＜GHz)微波频率梳。

第一方面，本发明实施例提供一种微波频率梳产生系统，包括泵浦源、耦合结构、光力微腔和第一光电探测器；

所述泵浦源用于提供泵浦光，所述泵浦光耦合入所述耦合结构；

所述耦合结构用于将所述泵浦光耦合入所述光力微腔；

所述光力微腔集成于一基片衬底上，所述光力微腔包括光学模式和力学模式；

所述泵浦光在所述光力微腔中激发所述光学模式；

所述光学模式与所述力学模式耦合，产生动力学反作用；

所述动力学反作用驱动所述力学模式，产生光学边带，输出光学频率梳；

所述第一光电探测器位于所述光力微腔的输出端，用于接收所述光学频率梳，所述光学频率梳的梳齿间的拍频产生微波频率梳；

其中，所述泵浦光与所述光力微腔处于大蓝失谐状态，所述耦合结构与所述光力微腔处于过耦合状态，所述大蓝失谐状态为泵浦光频率与光学模式共振频率之差大于力学模式共振频率的十倍，所述过耦合状态为光学模式损耗速率与所述力学模式共振频率处于同一量级。

可选的，还包括偏振控制器，所述偏振控制器位于所述泵浦源和所述耦合结构之间，所述偏振控制器用于调节所述泵浦光的偏振方向。

可选的，还包括分束器、第二光电探测器、示波器以及频谱仪；

从所述光力微腔延伸出的所述耦合结构的输出端与所述分束器的输入端连接，所述分束器的第一输出端与所述第一光电探测器连接，所述第一光电探测器与所述示波器连接，所述分束器的第二输出端与所述第二光电探测器连接，所述第二光电探测器与所述频谱仪连接；

所述示波器用于输出所述第一光电探测器探测的时域波形，所述频谱仪用于测量所述微波频率梳的频谱。

可选的，所述泵浦源包括波长可调的激光器。