[发明专利]非线性增益调制光学频率梳及其产生方法

权利要求书

1.一种非线性增益调制光学频率梳，其特征在于：包括单频连续光信号源(1)、超短脉冲激光泵浦源(2)、非线性增益介质(3)和重复频率反馈控制单元(4)；所述单频连续光信号源(1)和超短脉冲激光泵浦源(2)入射所述非线性增益介质(3)，所述的超短脉冲激光泵浦源(2)作为增益调制驱动，结合非线性增益介质(3)在非线性增益窗口时间内放大所述单频连续光信号源(1)获得时域为超快脉冲、频域为以单频激光频率为中心的、梳齿等间隔分布的梳状光谱；所述的重复频率反馈控制单元(4)锁定超短脉冲激光泵浦源(2)的重复频率。

2.根据权利要求1所述的非线性增益调制光学频率梳，其特征在于：还包括光学频率参考(5)，该光学频率参考(5)锁定单频连续光信号源(1)的绝对频率，从而获得频率梳齿完全锁定的光学频率梳。

3.根据权利要求1或2所述的非线性增益调制光学频率梳，其特征在于，单频连续光信号源(1)的中心波长λ₁和超短脉冲激光泵浦源(2)的中心波长λ₂，满足关系式：式中Δv为非线性增益系数峰值对应的频移，c为真空中的光速。

4.根据权利要求1或2所述的非线性增益调制光学频率梳，其特征在于，所述的单频连续光信号源(1)是激光线宽小于1MHz的单纵模激光器。

5.根据权利要求1或2所述的非线性增益调制光学频率梳，其特征在于，所述的超短脉冲激光泵浦源(2)能够产生脉冲宽度为几十皮秒至几百飞秒范围的超快激光。

6.根据权利要求5所述的非线性增益调制光学频率梳，其特征在于，所述的超短脉冲激光泵浦源(2)通过锁模激光器、电光调制源、增益调制激光二极管方式产生。

7.根据权利要求1或2所述的非线性增益调制光学频率梳，其特征在于，所述的非线性增益介质(3)是非线性晶体或光纤材料。

8.根据权利要求1或2所述的非线性增益调制光学频率梳，其特征在于，通过所述的重复频率反馈控制单元(4)与光学频率参考(5)分别锁定梳状光谱的重复频率与载波包络相位偏移频率，从而获得频率梳齿完全锁定的光学频率梳。

9.根据权利要求8所述的非线性增益调制光学频率梳，其特征在于，所述的重复频率反馈控制单元由光电二极管、微波变频链路、PID控制器构成；所述的光学频率参考(5)是激光超稳谐振腔或原子的超稳光频跃迁，通过其实现对单频激光纵模的锁定与线宽压窄。

10.一种非线性增益调制光学频率梳的产生方法，其特征在于，将单频连续光源与超短脉冲激光泵浦源耦合后，通过非线性增益介质进行非线性功率放大，输出的超短脉冲激光分为两路，一路包含大部分能量，作为频率梳的主输出；另一路通过重复频率反馈控制单元，输出控制信号反馈到超短脉冲激光泵浦源上，锁定超短脉冲激光泵浦源的重复频率；利用光学频率参考锁定单频连续光信号源的绝对频率，从而获得频率梳齿完全锁定的光学频率梳。