[发明专利]一种光学与电学双谐振增强型的电光梳发生器

说明书

本发明公开了一种光学与电学双谐振增强型的电光梳发生器，应用于电光调制技术领域，包括：光学谐振增强电光梳发生器和电学调制结构；所述光学谐振增强电光梳发生器中的光经过所述电学调制结构，由于电光调制产生等间距的电光梳；所述电学调制结构在行波电极的入射端和出射端引入短路电极，所述入射端短路电极和反射端短路电极的不连续性提供特定的反射率，构成电谐振腔，实现电学的谐振增强；其中，所述电谐振腔的特征频率等于所述光学谐振增强电光梳发生器的光谐振腔的自由光谱范围。本发明提出的光学和电学双谐振增强型的电光频梳发生器具有光学电学双谐振增强、调制深度大、梳齿功率高、频谱带宽大、频谱平坦等优点。

技术领域

本发明涉及电光调制技术领域，更具体的说是涉及一种光学与电学双谐振增强型的电光梳发生器。

背景技术

光学频率梳的应用范围十分广泛，从精密计量和计时到光谱学和光通信。在光通信中，要求频率梳具有可调的梳齿间距(自由光谱范围：FSR)，平坦且宽带的频谱。基于锁模激光器的光频梳和微腔光频梳的FSR与光频梳的结构参数有关，且需要复杂的控制技术才能获得具有稳定振幅和相位的孤子梳。电光频率梳具有可灵活调节的梳齿间距、梳齿功率高和频谱平坦等优点。

传统的电光频梳是将强度调制器和相位调制器级联实现电光梳，连续波信号由一个或多个加载在电光调制器上的射频信号调制，产生多个边带。梳间距可以通过控制射频信号的频率来调节，而梳线的数量可以通过使用的调制器的数量和相应的驱动条件来调节。通过选择合适的调制器，精细控制射频信号和偏置电压，可以获得高信噪比的平坦频谱，但此系统复杂不利于集成。因此，有人提出谐振增强型的电光频率梳(T.Kobayashi，T.Sueta，Y.Cho，andY.Matsuo，“High-repetition-rateopticalpulsegeneratorusingafabry-perot electro-opticmodulator，”Appl.Phys.Lett.，1972，21(8):341–343.)，在相位调制中引入光谐振腔，光在耦合出谐振腔之前可以多次穿过调制器而被调制，当调制频率与谐振腔的FSR相等时，由相位调制器生成的光学边带会在腔内发生谐振而增强，产生的众多梳齿线将以调制频率为间隔展开。由于光谐振腔的存在，增强了电光相互作用的强度，降低了电学频率的消耗，可以实现高效调制。然而早期的谐振增强型的电光频率梳在体积庞大的高损耗自由空间谐振腔中实现，因而对输入的光频率和调制频率的波动十分敏感，且对光的调制较弱，实际的梳齿宽度一直被限制在几十纳米左右。这些都使得探索低损耗、小型化集成的谐振增强型的电光频率梳成为迫切要求。因此，有人提出将微环谐振腔和电光相位调制器结合的电光梳(Resonantelectro-optic frequencycomb.Nature，2019，568:378–381.)，这种方案有效地展宽了频谱范围，且符合器件小型化易集成的要求，但是频谱宽度对光谐振腔制作工艺的依赖性极高，由于铌酸锂材料很难被刻蚀，电光梳的制作难度增加且难以控制。微波的传输损耗会影响电光调制，从而影响电光梳的带宽和平坦度，因此可以通过降低微波的传输损耗提升结构的调制深度。因此，如今的电光梳发生器需要同时提升光学和电学两个方面的性能，同时提高电的调制深度和腔内光的谐振增强，降低微波和光的传输损耗，实现平坦且宽带的电光梳。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种光学与电学双谐振增强型的电光梳发生器，降低微波调制信号的传输损耗，提高电光梳结构的调制深度。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种光学与电学双谐振增强型的电光梳发生器，包括：

光学谐振增强电光梳发生器和电学调制结构；所述光学谐振增强电光梳发生器产生的光梳在所述电学调制区域被调制；

所述电学调制结构在行波电极的入射端和出射端引入短路电极，所述入射端短路电极和反射端短路电极的不连续性提供特定的反射率，构成电谐振腔，实现电学的谐振增强；

其中，所述电谐振腔的特征频率等于所述光学谐振增强电光梳发生器的光谐振腔的自由光谱范围。