[发明专利]一种基于精密光纤微纳结构的光频梳的发生装置及方法

说明书

本发明涉及一种基于精密光纤微纳结构的光频梳的发生装置及方法，其装置包括通过保偏光纤依次连接的单频激光器、光纤强度调制器、微纳结构保偏光纤相位调制器、微纳结构大模场面积双包层光纤相位调制器，还包括：信号发生器、移相器，所述光纤强度调制器，用于产生预设数目的频率梳齿；所述微纳结构保偏光纤相位调制器，用于产生覆盖预设光谱宽度的光频梳；所述移相器用于产生固定频移量的频率齿驱动信号。本发明使用微纳结构光纤直接作为相位调制器，不再引入波导调制器产生调制光脉冲，避免了波导与光纤间的耦合损耗，提高了整个光频梳产生的效率，无需额外的光纤放大器即可实现高功率电光光频梳的产生。

技术领域

本发明属于激光调制与光纤技术领域，具体涉及一种基于精密光纤微纳结构的光频梳的发生装置及方法。

背景技术

电光调制光频梳具有高重复频率、高稳定性的特点，是未来发展高精度时频同步、天文学光频梳、大规模光学扫频雷达的理想驱动光源，其核心器件为高速的电光调制器。电光调制器是光通讯、激光产生及控制、光信号处理等应用的不可或缺的电光器件。具有低损耗、高调制速率和集成化的光学调制器已经成为高速激光通讯、基础科学、时频传输领域不可或缺的工具，得益于光纤本身的柔韧性、低成本、低损耗的特点，基于铌酸锂晶体和硅基光学加工技术的电光调制器是当前电光调制器的主流。然而，这类材料需要使用复杂的空间耦合系统或精密的波导设计以降低耦合损耗，同时这类材料本身的制造成本高，传输损耗也远大于光纤，不便于大量制造生产。此外，现有的光纤电光调制器依赖使用普通单模光纤产生高谐波抑制比的调制信号，难以直接使用大模场面积双包层光纤直接制作相位调制器。由于上述电光调制器的限制，当前电光调制光谱梳产生需要级联多级光纤放大器补偿相位调制器带来的附加插入损耗。因此，发展适用于多种光纤结构的相位调制器，并研究与其配合的调制方法，成为发展高效率、低成本、低损耗电光调制光频梳的解决方案之一。

发明内容

为解决背景技术提出的问题，在本发明的第一方面提供了一种基于精密光纤微纳结构的光频梳的发生装置，包括通过保偏光纤依次连接的单频激光器、光纤强度调制器、微纳结构保偏光纤相位调制器、微纳结构大模场面积双包层光纤相位调制器，还包括：信号发生器、第一移相器和第二移相器，所述单频激光器，用于提供单频脉冲激光；所述光纤强度调制器，用于产生预设数目的频率梳齿；所述微纳结构保偏光纤相位调制器，用于产生覆盖预设光谱宽度的光频梳；所述信号发生器通过射频电缆分别与光纤强度调制器、第一移相器和第二移相器连接，用于产生驱动强度调制器和相位调制器的调制信号；所述第一移相器和第二移相器通过射频电缆分别与微纳结构保偏光纤相位调制器和微纳结构大模场面积双包层光纤相位调制器连接，用于产生固定频移量的频率齿驱动信号。

在本发明的一些实施例中，所述单频激光器为单纵模连续激光器。

在本发明的一些实施例中，所述光纤强度调制器，用于对单频脉冲激光发出的入射激光进行幅度调制。

在本发明的一些实施例中，所述保偏光纤经过微纳工艺处理，在射频驱动信号的作用下产生相位调制。

进一步的，所述保偏光纤包括单模保偏光纤、双包层保偏光纤、领结型保偏光纤或椭圆芯保偏光纤。

更进一步的，所述双包层保偏光纤包括大模场面积双包层光纤保偏光纤或大模场面积双包层光子晶体光纤。

本发明的第二方面，提供了基于第一方面装置的精密光纤微纳结构的光频梳的发生方法，包括通过保偏光纤依次连接的单频激光器、光纤强度调制器、微纳结构保偏光纤相位调制器、微纳结构大模场面积双包层光纤相位调制器，包括：单频激光器输出的光信号在光纤强度调制下等时间间隔的多个脉冲；将所述等时间间隔的多个脉冲进行强度调制后，进入微纳结构保偏光纤相位调制器、微纳结构大模场面积双包层光纤相位调制器进行相位调制；经过相位调制的多个脉冲通过移相产生预设频移量的多个调制边带；多个调制边带经微纳结构保偏光纤相位调制器和微纳结构大模场面积双包层光纤相位调制器的调制后，产生预设光谱宽度的频率梳。