[发明专利]一种基于氮化硅的光学频率梳产生器

说明书

本发明提出了一种基于氮化硅的光学频率梳产生器，包括：依次设置的反射镜面、增益介质、滤波器、用于产生光学频率梳的生成器及与所述的增益介质、滤波器均相连接的控制器，所述的反射镜面用于将来自泵浦源的激光进行反射，所述的增益介质用于将反射过来的激光进行放大，所述的滤波器将激光进行输出至所述的生成器，所述的生成器为氮化硅器件。本发明的一种基于氮化硅的光学频率梳产生器,运用氮化硅芯片，可以极大的简化光学频率梳的系统复杂程度并且降低成本。

技术领域

本发明涉及一种光学频率梳产生器，特别涉及一种基于氮化硅的光学频率梳产生器。

背景技术

光学频率梳(OFC)是指在频谱上由一系列均匀间隔且具有相干稳定相位关系的频率分量组成的光谱。随着光通信技术的飞速发展，OFC由于其在光学任意波形产生、多波长超短脉冲产生和密集波分复用等领域的广泛应用吸引了越来越多学者的关注。

原理上，光学频率梳在频域上表现为具有相等频率间隔的光学频率序列，在时域上表现为具有飞秒量级时间宽度的电磁场振荡包络，其光学频率序列的频谱宽度与电磁场振荡慢变包络的时间宽度满足傅里叶变换关系。超短脉冲的这种在时域和频域上的分布特性就好似我们日常所用的梳子，形象化的称之光学波段的频率梳，简称″光梳″。光梳相当于一个光学频率综合发生器，是迄今为止最有效的进行绝对光学频率测量的工具，可将铯原子微波频标与光频标准确而简单的联系起来，为发展高分辨率、高精度、高准确性的频率标准提供了载体，也为精密光谱、天文物理、量子操控等科学研究方向提供了较为理想的研究工具，逐渐被人们运用于光学频率精密测量、原子离子跃迁能级的测量、远程信号时钟同步与卫星导航等领域中。

迄今为止，绝大多数光学频率梳的产生均基于气体、固体以及光纤脉冲激光器，且大多数芯片的损耗较高，所以还需要放大器才可以产生光学频率梳，激光器和放大器的体积一般都较大，且售价很贵，均超过一万美元，所以尽管光学频率梳可以广泛应用于光通信、数据中心、光学检测、光谱学、医疗、量子、原子钟等领域，但光学频率梳的系统的成本大大制约了其普及。

发明内容

为了解决现有技术中光学频率梳生成器损耗较高、系统复杂的问题，本发明提供一种低功耗的、系统简化的基于氮化硅的光学频率梳产生器。

本发明公开了一种基于氮化硅的光学频率梳产生器，包括：依次设置的反射镜面、增益介质、滤波器、用于产生光学频率梳的生成器及与所述的增益介质、滤波器均相连接的控制器，所述的反射镜面用于将来自泵浦源的激光进行反射，所述的增益介质用于将反射过来的激光进行放大，所述的滤波器将激光进行输出至所述的生成器，所述的生成器为氮化硅器件。

进一步地，所述的生成器包括光波导、环形谐振腔、谐振器及光学频率梳输出接口，所述的光波导用于将单模状态的激光导入到所述的环形谐振腔进行谐振，再将谐振后的激光导出到光学频率梳输出接口以输出光学频率梳，所述的谐振器控制谐振频率。

进一步地，所述的反射镜面具有高反射镀层，至少镀在相对于所述的增益介质的一端。

进一步地，所述的增益介质采用三五族增益介质。

进一步地，所述的反射镜面和增益介质通过边缘耦合在第一芯片上，所述的滤波器和生成器通过边缘耦合在第二芯片上。

进一步地，所述的反射镜面和增益介质通过微棱镜耦合在第一芯片上，所述的滤波器和生成器通过微棱镜耦合在第二芯片上。

进一步地，所述的谐振器包括以下功能模块：

频率接收模块，用于接收用户需要的谐振频率数值；

微处理模块，用于根据所述的谐振频率数值向谐振电机驱动模块发出指令；

谐振电机驱动模块，用于根据所述的指令驱动谐振电机的运转；

谐振电机，用于按所述的谐振频率数值实现环形谐振腔的物理谐振运动。