一種寬且平坦的可調(diào)諧光學(xué)頻率梳產(chǎn)生方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)頻率梳產(chǎn)生技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種寬且平坦的可調(diào)諧光學(xué)頻率梳的產(chǎn)生技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002 ]光學(xué)頻率梳(OFC)是一種能夠發(fā)射離散的、等間距頻率光的光源，其光譜形狀如同梳子。光學(xué)頻率梳實現(xiàn)了微波頻標(biāo)與光學(xué)頻率的直接連接，極大地促進(jìn)了時間、頻率、波長及其有關(guān)的各種物理量的精密測量。除此之外，光學(xué)頻率梳在超級激光器、超靈敏化學(xué)探測器、長途通信等領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用。
[0003]光學(xué)頻率梳的產(chǎn)生一直是國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點，其產(chǎn)生方法大致可以分為四類:外調(diào)制器法、微環(huán)諧振腔法、光電諧振器法和光學(xué)非線性效應(yīng)法。其中，基于外調(diào)制器的OFC產(chǎn)生方法具有結(jié)構(gòu)簡單、易于調(diào)諧和性能穩(wěn)定等優(yōu)點，成為廣大學(xué)者的首選。
[0004]但是，基于外調(diào)制器法產(chǎn)生的0FC，往往需要射頻(RF)信號源作為驅(qū)動信號向調(diào)制器提供特定頻率的電壓，然而因為RF信號源的價格比較昂貴，所以增加了實驗成本。除此之夕卜，基于外調(diào)制器產(chǎn)生的0FC，在頻譜帶寬和頻率間隔上也不具有優(yōu)勢。因此，如何產(chǎn)生頻譜帶寬寬、頻率間隔大的光學(xué)頻率梳變得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]技術(shù)問題:本發(fā)明的目的是解決目前利用外調(diào)制器法所產(chǎn)生的光學(xué)頻率梳頻譜帶寬窄、頻率間隔小、借助價格昂貴RF信號源等問題，提供一種寬且平坦的可調(diào)諧光學(xué)頻率梳的產(chǎn)生方法。利用該方法產(chǎn)生的光學(xué)頻率梳具有頻譜帶寬寬、頻率間隔大、譜線純度和平坦度較好、成本低等優(yōu)點。
[0006]技術(shù)方案:本發(fā)明的一種寬且平坦的可調(diào)諧光學(xué)頻率梳產(chǎn)生方法如下:
[0007]在該方法中，微波信號的產(chǎn)生方法為:中心頻率為f2的第二可調(diào)諧光源發(fā)出的光信號平均分成兩部份，一部分與中心頻率為&的第一可調(diào)諧光源發(fā)出的光信號一起注入到光耦合器中，經(jīng)混頻后，通過光電二極管檢測，產(chǎn)生了頻率為A f = I f1-f21的微波射頻信號；另一部分則作為輸入光源注入到雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器中，其中產(chǎn)生的微波射頻信號作為雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器的驅(qū)動信號，光源經(jīng)雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器調(diào)制后，輸出了中心頻率Sf2，頻率間隔為△ f的光學(xué)頻率梳。
[0008]其中:
[0009]所述的兩個具有頻差的第一可調(diào)諧光源與第二可調(diào)諧光源，混頻后，通過光電二極管拍頻，產(chǎn)生的微波射頻信號實現(xiàn)高頻率、可調(diào)諧，為雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器提供驅(qū)動電電壓，實現(xiàn)了產(chǎn)生的光學(xué)頻率梳頻率間隔的可調(diào)諧。
[0010]所述的第二可調(diào)諧光源的中心頻率決定了產(chǎn)生的光學(xué)頻率梳的中心頻率。
[0011 ]所述光學(xué)頻率梳，其梳線間距和頻譜帶寬連續(xù)可調(diào)諧；其中，梳線間距最大為150GHz，有效頻譜帶寬為600GHz。
[0012]有益效果:本發(fā)明提出的平坦的可調(diào)諧光學(xué)頻率梳產(chǎn)生方法，具有結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，便于調(diào)諧等優(yōu)點。產(chǎn)生的OFC梳線數(shù)目不多，但平坦度較好。利用光外差法產(chǎn)生的高頻可調(diào)諧微波信號能夠使輸出的OFC的梳線間距和頻譜帶寬在很大范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)諧。
[0013]創(chuàng)新之處在于:
[0014](I)本裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于操控。
[0015](2)利用光外差法產(chǎn)生的高頻可調(diào)諧微波信號作為驅(qū)動信號，可避免使用價格昂貴且頻率較低的RF信號源，因此節(jié)約了成本。
[0016](3)產(chǎn)生的OFC梳線間距可以達(dá)到150GHz，有效頻譜帶寬高達(dá)600GHz。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明平坦的可調(diào)諧光學(xué)頻率梳的產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0018]其中有:第一可調(diào)諧光源TLSl，第二可調(diào)諧光源TLS2，雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器DDMZM，光耦合器OC，光電二極管H)，光譜分析儀OSA。
[0019]圖2為四個不同Af情況下，得到的光學(xué)頻率梳的頻譜圖。
[0020]圖3為四個不同TLS2的中心頻率情況下，得到的光學(xué)頻率梳的頻譜圖。
[0021 ]圖4為四個不同光源功率情況下，得到的光學(xué)頻率梳的頻譜圖。
[0022]圖5為四個不同光源線寬情況下，得到的光學(xué)頻率梳的頻譜圖。
【具體實施方式】
[0023]獲得寬且平坦的可調(diào)諧光學(xué)頻率梳的裝置如下:兩個可調(diào)諧光源，一個雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器，一個光親合器，一個光電二極管。
[0024]本發(fā)明設(shè)計了一種寬且平坦的可調(diào)諧光學(xué)頻率梳的產(chǎn)生方法，包括如下步驟:中心頻率為5的第二可調(diào)諧光源TLS2發(fā)出的光信號平均分成兩份，一部分與中心頻率為^的第一可調(diào)諧光源TLSl發(fā)出的光信號一起注入到光耦合器OC中，經(jīng)混頻后，通過光電二極管H)檢測，產(chǎn)生了頻率為Δ f= I M21的微波射頻信號。另一部分則作為輸入光源注入到雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器DDMZM中，其中微波射頻信號作為雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器DDMZM的驅(qū)動信號。光源經(jīng)雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器DDMZM調(diào)制后，產(chǎn)生了中心頻率Sf2，頻率間隔為A f的光學(xué)頻率梳。
[0025]下面結(jié)合實例對平坦的可調(diào)諧光學(xué)頻率梳的產(chǎn)生方法作進(jìn)一步闡述。
[0026]首先初步設(shè)置TLSl和TLS2的光功率均為lmW，初始相位均為O，線寬分別為1MHz和5MHz ；DDMZM調(diào)制電壓為3.349V，兩個偏置電壓分別為_3.99V和-1.995V；
[0027]實施例一
[0028]1、其他參數(shù)保持不變，設(shè)置TLS2的中心頻率f 2 = 193.1THz,改變TLSl的中心頻率分別為193.131'取、193.151'取、193.21'取和192.951'取時，兩光信號經(jīng)拍頻后產(chǎn)生了頻率分別為30GHz、50GHz、10GHz和150GHz的微波射頻信號。產(chǎn)生的微波信號作為DDMZM的驅(qū)動信號，光源經(jīng)DDMZM調(diào)制后，輸出了頻率間隔分別為30GHz、50GHz、1006取和1506取的光學(xué)頻率梳(見附圖2)。相對應(yīng)的OFC有效頻譜帶寬分別為120GHz、200GHz、400GHz和600GHz，平坦度分別為0.9888dB、ldB、I.05dB和I.106dB。
[0029]2、保持微波射頻信號的頻率不變(Af = 50GHz)，即保持TLSl與TLS2的中心頻率差不變，設(shè)置TLS2的中心頻率分別為192.1THz、193.1THz、194.1THz和198.1THz時，輸出了中心頻率分別為192.1THz、193.1THz、194.1THz和198.1THz的光學(xué)頻率梳(見附圖3)。
[0030]實施例二
[0031]3、當(dāng)TLSl和TLS2的中心頻率分別為193.15THz和193.1THz時，將兩光源的輸入功率同時設(shè)置為0.3mW、lmW、1mW和10mW時，輸出的光學(xué)頻率梳的譜線平均功率隨著光源功率的增大而增大(見附圖4)。
[0032]4、若保持兩光源的輸入功率為lmW，將兩光源的譜線寬度同時設(shè)置為0.0lMHz、
0.1MHz、IMHz和1MHz時，輸出的光學(xué)頻率梳的頻譜純度隨著光源線寬的增大而降低(見附圖5)。
【主權(quán)項】
1.一種寬且平坦的可調(diào)諧光學(xué)頻率梳的產(chǎn)生方法，其特征在于在該方法中，微波信號的產(chǎn)生方法為:中心頻率為f2的第二可調(diào)諧光源(TLS2)發(fā)出的光信號平均分成兩部份，一部分與中心頻率為fi的第一可調(diào)諧光源(TLSl)發(fā)出的光信號一起注入到光耦合器(OC)中，經(jīng)混頻后，通過光電二極管(PD)檢測，產(chǎn)生了頻率為Af= If^f2I的微波射頻信號；另一部分則作為輸入光源注入到雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器(DDMZM)中，其中產(chǎn)生的微波射頻信號作為雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器(DDMZM)的驅(qū)動信號，光源經(jīng)雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器(DDMZM)調(diào)制后，輸出了中心頻率為f2，頻率間隔為Δ f的光學(xué)頻率梳。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬且平坦的可調(diào)諧光學(xué)頻率梳的產(chǎn)生方法，其特征在于:所述的兩個具有頻差的第一可調(diào)諧光源(TLSl)與第二可調(diào)諧光源(TLS2)，混頻后，通過光電二極管(PD)拍頻，產(chǎn)生的微波射頻信號實現(xiàn)高頻率、可調(diào)諧，為雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器提供驅(qū)動電電壓，實現(xiàn)了產(chǎn)生的光學(xué)頻率梳頻率間隔的可調(diào)諧。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬且平坦的可調(diào)諧光學(xué)頻率梳的產(chǎn)生方法，其特征在于:所述的第二可調(diào)諧光源(TLS2)的中心頻率決定了產(chǎn)生的光學(xué)頻率梳的中心頻率。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬且平坦的可調(diào)諧光學(xué)頻率梳的產(chǎn)生方法，其特征在于所述光學(xué)頻率梳，其梳線間距和頻譜帶寬連續(xù)可調(diào)諧；其中，梳線間距最大為150GHz，有效頻譜帶寬為600GHz。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種平坦的可調(diào)諧光學(xué)頻率梳產(chǎn)生方法，該方法包括如下步驟：中心頻率為f2的可調(diào)諧光源(TLS2)發(fā)出的光信號平均分成兩份，一部分與中心頻率為f1的可調(diào)諧光源(TLS1)發(fā)出的光信號一起注入到光耦合器(OC)中，經(jīng)混頻后，通過光電二極管(PD)檢測，產(chǎn)生了頻率為Δf＝|f1-f2|的微波射頻信號。另一部分則作為輸入光源注入到雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器(DDMZM)中，其中產(chǎn)生的微波射頻信號作為雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器(DDMZM)的驅(qū)動信號。光源經(jīng)調(diào)制后，輸出了中心頻率為f2，頻率間隔為Δf的光學(xué)頻率梳。本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，易于操控。利用光外差法產(chǎn)生的微波射頻信號具有高頻率、大功率和可調(diào)諧的特點。
【IPC分類】G02F1/01
【公開號】CN105629520
【申請?zhí)枴緾N201610031924
【發(fā)明人】李培麗, 邵茜
【申請人】南京郵電大學(xué)
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年1月18日