[发明专利]基于光学参考的高稳定度便携式飞秒光梳系统及控制方法

权利要求书

1.一种基于光学参考的高稳定度便携式飞秒光梳系统，其特征在于，该系统包括依次连接的飞秒光纤激光环形振荡器(1)、光纤光学放大器(2)、光学法布里伯罗腔(3)、光纤耦合器(4)；该系统还包括两条光纤回路，其中一条光纤回路包括依次连接的第一光纤光栅(5)、第一光学放大器(7)、第一基于充气空芯光纤的光学参考(9)、第一光电探测器(11)、第一电子反馈系统(14)、第一驱动器(15)，另一条光纤回路包括依次连接的第二光纤光栅(6)、第二光学放大器(8)、第二基于充气空芯光纤的光学参考(10)、第二光电探测器(12)、第二电子反馈系统(13)、第二驱动器(16)；第一光纤光栅(5)和第二光纤光栅(6)的输入端与光纤耦合器(4)相连，第一驱动器(15)和第二驱动器(16)的输出端与飞秒光纤激光环形振荡器(1)相连；其中：

飞秒光纤激光环形振荡器(1)实现锁模激光脉冲输出，通过光纤放大器(2)将激光脉冲能量放大；经过光学法布里伯罗腔(3)提高激光脉冲的重复频率，再由光纤耦合器(4)将激光脉冲分为两部分，分别进入不同中心波长的第一光纤光栅(5)和第二光纤光栅(6)，并各选择一个光学频率梳的梳齿；各个梳齿分别经第一光学放大器(7)和第二光学放大器(8)放大后，继而通过第一基于充气空芯光纤的光学参考(9)和第二基于充气空芯光纤的光学参考(10)，探测光分别进入第一光电探测器(11)和第二光电探测器(12)转换为电子信号，电子信号分别经过第一反馈系统(13)和第二反馈系统(14)处理，分别产生输出信号至第一驱动器(15)和第二驱动器(16)，再分别反馈到飞秒光纤激光环形振荡器(1)的电压陶瓷和泵浦源上，使得飞秒光纤激光环形振荡器(1)进行相应的频率修正，实现将两个光学梳齿锁频至气体分子的两条不同吸收谱线上；

该系统中采用的第一基于充气空芯光纤的光学参考(9)和第二基于充气空芯光纤的光学参考(10)为：

将低压乙炔分子¹²C₂H₂气体封存在空芯光子晶体光纤里，制备成全光纤便携式的光学参考；

该系统中实现将两个光学梳齿锁频至气体分子的两条不同吸收谱线上的方法具体为：

将通讯波段内的两个独立光梳梳齿分别稳频在乙炔分子的不同吸收谱线上，实现稳频。

2.根据权利要求1所述的基于光学参考的高稳定度便携式飞秒光梳系统，其特征在于，该系统中通过光纤放大器(2)将激光脉冲能量放大，并扩频覆盖1532-1540nm通讯波段。

3.根据权利要求1所述的基于光学参考的高稳定度便携式飞秒光梳系统，其特征在于，该系统中经过光学法布里伯罗腔(3)将激光脉冲的重复频率由100MHz提高100倍到10GHz。

4.一种基于光学参考的高稳定度便携式飞秒光梳系统的控制方法，采用权利要求1所述的基于光学参考的高稳定度便携式飞秒光梳系统，其特征在于,包括以下步骤：

S1、选取掺铒全光纤环形腔锁模激光器作为飞秒光纤激光环形振荡器，产生初始飞秒激光脉冲；

S2、将初始飞秒激光脉冲通过光纤放大器将激光脉冲能量放大，并扩频覆盖1532-1540nm通讯波段；经过光学法布里伯罗腔将飞秒激光脉冲的重复频率由100MHz提高100倍到10GHz；

S3、将重复频率提高后的飞秒激光脉冲通过反射型光纤光栅，选取出独立的光梳梳齿，再次进行光学放大后，利用泵浦探测的方法稳频到基于充气空芯光子晶体光纤的全光纤光学参考上。