[发明专利]一种基于微环谐振腔的自锁定双光频梳产生系统及方法

权利要求书

1.一种基于微环谐振腔的自锁定双光频梳产生系统，其特征在于：包括环形谐振腔(1)及通过保偏光纤(17)与环形谐振腔(1)相连的双光频梳分离系统(2)；

所述环形谐振腔(1)包括通过腔内保偏光纤(17)连接的光学放大器(11)、光隔离器(12)、第一偏振控制器(13)、微环谐振腔(14)和光学滤波器(16)；

所述双光频梳分离系统(2)包括通过保偏光纤相连接的偏振光分束器(21)和第二偏振控制器(22)；

所述微环谐振腔(14)为具有四端口的非线性微环谐振腔，四端口分别为Drop端口(149)、Through端口(147)、Input端口(146)及Add端口(148)。

2.根据权利要求1所述的一种基于微环谐振腔的自锁定双光频梳产生系统，其特征在于：所述微环谐振腔(14)的Drop端口(149)通过保偏光纤与光学滤波器(16)连接，Through端口(147)通过保偏光纤与偏振光分束器(21)的输入端连接。

3.根据权利要求1所述的基于微环谐振腔的自锁定双光频梳产生系统，其特征在于：还包括光纤分束器(15)，光纤分束器(15)的输入端与微环谐振腔(14)的Drop端口(149)连接，光纤分束器(15)的两个输出端分别与偏振光分束器(21)和光学滤波器(16)的输入端连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的基于微环谐振腔的自锁定双光频梳产生系统，其特征在于：所述的微环谐振腔(14)包括衬底(141)、位于衬底(141)上的第一直波导(143)、第二直波导(144)和环形波导(145)；所述环形波导(145)分别与第一直波导(143)和第二直波导(144)通过倏逝波进行耦合；所述第一直波导(143)的两端分别为Input端口(146)和Through端口(147)；所述第二直波导(144)的两端分别为Drop端口(149)和Add端口(148)；环形谐振腔内的谐振光信号从Input端口(146)进入环形波导(145)，并从Drop端口(149)或/与through端口(147)输出。

5.根据权利要求4所述的基于微环谐振腔的自锁定双光频梳产生系统，其特征在于：所述微环谐振腔(14)的品质因子Q＞10⁵。

6.根据权利要求4所述的基于微环谐振腔的自锁定双光频梳产生系统，其特征在于：所述的光学放大器(11)、光隔离器(12)、第一偏振控制器(13)、微环谐振腔(14)、光纤分束器(15)和光学滤波器(16)首尾依次相连。

7.根据权利要求6所述的基于微环谐振腔的自锁定双光频梳产生系统，其特征在于：所述光学放大器(11)是掺铒光纤放大器或铒镱共掺光纤放大器；所述光隔离器(12)是带尾纤的光隔离器或空间光隔离器；所述第一偏振控制器(13)是机械式偏振控制器或基于玻片的偏振控制器；所述光纤分束器(15)为垃锥型光纤分束器、平面光波导分束器或空间光分束器；所述的光学滤波器(16)为窄带带通可调光学滤波器或者为窄带双波长可调光学滤波器或者为波长选择开关或者为光纤光栅滤波器。

8.根据权利要求7所述的基于微环谐振腔的自锁定双光频梳产生系统，其特征在于：所述的第二偏振控制器(22)是机械式偏振控制器或者是基于玻片的偏振控制器或者是90度法拉第偏振旋转器。

9.根据权利要求7所述的基于微环谐振腔的自锁定双光频梳产生系统，其特征在于：所述偏振光分束器(21)包括两个输出端口，所述的第二偏振控制器(22)位于偏振光分束器(21)的任一个输出端口。

10.一种基于微环谐振腔的自锁定双光频梳产生方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)打开光学放大器(11)，并设置其输出功率，产生自发辐射光信号；

2)自发辐射光信号在环形谐振腔(1)内单向传输，经过微环谐振腔(14)形成梳状光谱；所述梳状光谱中包括TE模式和TM模式的光信号；

3)调节光学滤波器(16)的中心波长和带宽，使只有微环谐振腔(14)的一对TE模式和TM模式的光信号通过；

4)增大光学放大器(11)的输出功率，并调节第一偏振控制器(13)使TE模式和TM模式的光同时在环形谐振腔内振荡形成激光，并使两个模式的光强相等；

5)继续提升光学放大器(11)的输出功率，当环形谐振腔内的光场强度达到微环谐振腔(14)光参量振荡的阈值时，在微环谐振腔(14)内将产生光参量振荡形成光频梳；

6)进一步调节第一偏振控制器(13)使TE模式光频梳和TM模式光频梳的强度相等；

7)调节第二偏振控制器(22)使环形谐振腔输出的两个光频梳具有相同的偏振态。