[发明专利]一种双光学频率梳产生系统及产生方法

说明书

本发明公开了一种双光学频率梳产生系统和产生方法，将泵浦激光分成两束激光，两束激光分别并耦合入耦合结构，两个耦合结构用于将分光后的泵浦激光分别耦合入两个光力微腔；泵浦激光在光力微腔中传播激发光力微腔光学模式，通过光压激发力学模式，通过光力反作用，产生光学边带，即光学频率梳。由于光学频率梳的梳齿间隔由力学模式共振频率决定，选取力学模式共振频率略有不同的两个光力耦合微腔，即可产生与原泵浦激光相干的双光学频率梳。本发明可以用于低成本产生芯片集成的双光梳产生元器件。

技术领域

本发明涉及微纳光学器件，特别是涉及一种光学频率梳产生系统及产生方法。

背景技术

双光学频率梳技术在激光测距、光谱学等领域有着不可替代的重要应用。其优点在于可以极大的激光测距的模糊距离、提高信息提取速率、降低信息解调难度。

通常情况下，双光学频率梳可以利用两套由锁模飞秒激光器、电光调制或者克尔非线性产生光学频率梳获得。其中，传统的锁模飞秒激光器实现双光学频率梳系统较复杂、体积大、成本高。而利用电光调制或者克尔非线性虽然能够在微腔中实现双光学频率梳，从而实现双光学频率梳的微小型化乃至芯片集成，但这些微腔光学频率梳重复频率高(GHz乃至THz)，一般情况下大大超过了传统商用电子设备的测量范围，使得低成本锁定这类双光学频率的微腔需要尺寸达到毫米量级。并且，其太高的重频大大增加了梳齿间隔，使得其在部分应用，例如，超远测距或者精细光谱学中没有明显优势。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种双光学频率梳产生系统，以产生可以用于芯片集成的高性能、宽带宽、低重频(＜GHz)双光学频梳，且普适于各个波段双光学频梳产生；本发明的目的之二是提供一种光学频率梳的产生方法。

技术方案：本发明的一种双光学频率梳产生系统，包括泵浦激光器、分光器、两个光力微腔、两个耦合结构、输出端口；两个光力微腔设有两套分别耦合的光学模式和力学模式，用于产生两套不同频率间隔的光学频率梳；泵浦激光器产生的泵浦光传输至分光器分成两束激光，每束激光的光路上均设有一个耦合结构将经分光后的泵浦激光耦合进光力微腔，两路泵浦激光在光力微腔中激发光学模式，光学模式与力学模式耦合，产生动力学反作用驱动力学模式，进而产生光学边带，并经输出端口输出光学频率梳。若将分光的后的激光光路记为第一光路、第二光路，即第一光路设有一个耦合结构和一个光力微腔，第二光路也设有一个耦合结构和一个光力微腔。

其中，泵浦源用于提供泵浦光，泵浦光耦合入所述耦合结构；泵浦激光器用来泵浦光力微腔，可选的，可选用波长可调激光器或波长固定激光器；分光器用于将泵浦激光分成两束激光，两个耦合结构用于将分开的两束激光分别耦合进所述两个光力微腔；两个光力微腔用于产生两套不同频率间隔的光学频率梳，实现双光学频率梳；光力微腔集成于一基片衬底上，光力微腔包括光学模式和力学模式并实现了强耦合；泵浦光在所述光力微腔中激发所述光学模式，光学模式与所述力学模式耦合，产生动力学反作用，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。

分光器可选用光纤分束器、耦合器、棱镜分束器或波导分束器，或现有技术中其他分光设备。

优选地，该系统还包括两个用于调节泵浦光偏振方向的偏振控制器，两个偏振控制器设于分光器和两个耦合结构之间；即经分光的每束激光光路上均设有一个偏振控制器，且偏振控制器设于分光器和两个耦合结构之间。分光后的泵浦激光经偏振控制器调节偏振方向，再由耦合结构耦合进光力微腔，以实现其分别与两个所述光力微腔高效耦合。

优选地，该系统还包括两个温度控制器，分别用于调节两个光力微腔的温度，进而分别调节光力微腔光学模式共振频率，以实现泵浦激光同时高效激发所述两个光力微腔的光学模式。

优选地，光力微腔集成于一基片衬底上。两个光路上的两个光力微腔都集成于一片衬底上。