[发明专利]一种可调高重复频率单腔双相干光学频率梳光源

说明书

本发明涉及一种可调高重复频率单腔双相干光学频率梳光源。该梳光源包括由第一泵浦激光器、第二泵浦激光器、第一波分复用器、第二波分复用器、掺铒光纤、偏振控制器、第一光学耦合器、第一隔离器、第二光学耦合器以及第二隔离器组成的单腔双光梳结构以及四端口环形器、第一可调光滤波器、第二可调光滤波器；通过在单腔双光梳的基础上，增加了四端口环形器、第一可调光滤波器、第二可调光滤波器，极大的提升了单腔双光梳的重复频率，使其重复频率从数10MHz量级提升到10GHz以上，同时提升了单腔双光梳重复频率可调节性，使其从初始的不可调增加到GHz范围内可调。

技术领域

本发明涉及光纤激光器、光学频率梳及微波光子信道化技术领域，特别涉及一种可调高重复频率单腔双相干光学频率梳光源。

背景技术

基于双光学频率梳的微波光子信号处理技术克服了传统电子技术频带窄而光子技术频率分辨率低的缺点，实现了电子技术与光子技术的有机融合，是当前微波光子学研究热点之一。

双相干光学频率梳是两个相位锁定的具有一定自由光谱范围差别的光频梳。2012年，Xie等人演示了基于双光学频率梳的微波光子信道化系统,实现了带宽3.5GHz微波信号的信道化接收^[1]。

2015年，基于双相干光学频率梳信号处理的方法Vahid等人实现了对瞬时宽带信号的高增益检测^[2]。

为了克服电子技术收发带宽的限制，2017年,Pan等人设计了一种基于相干光频梳的微波光子收发信机，可以实现实时大带宽和大动态范围的微波信号收发^[3]。

2018年，Esman基于可调相干光学频率梳实现了多种宽带微波信号处理功能,展示出了双光梳极大的应用前景^[4]。

以上应用中均采用了级联相位和强度调制器的方法作为产生双相干光学频率梳的光源。这样应用的好处是可以产生稳定的双相干光学频率梳。但是，该方法所能产生的频率梳梳齿数量极其有限，在数十根梳齿量级。为了解决这个问题Vahid等人利用电光调制与非线性光纤光谱展宽的方法获得了较宽的光频梳光谱。但是该方法依旧需要使用级联的电光调制器作为前级的光谱种子源。而电光调制器成本以及用于驱动的高频微波信号源成本很高，限制了其进一步应用。

除了采用级联电光调制方案以外，采用锁模激光器产生光频梳是另外一种较为常用的方案。锁模激光器具有结构简单，成本较低和光谱宽的优点。基于双锁模激光器的双光梳系统在光谱测量^[5]和精密成像^[6]领域技术成熟，应用广泛。同时，单腔双光梳技术可以由一个锁模光纤激光器同时产生两个光学频率梳，避免了需要分别搭建两个锁模激光器的问题，进一步简化了系统结构，且其频率差非常稳定，可以使用使得系统性能进一步提升^[7]。

因此，若采用锁模光纤激光器中的单腔双光梳技术代替电光调制技术作为微波光子系统的信号光源，可以极大的降低系统体积、复杂度和成本。随着高速通信和雷达等电子技术的发展，所需处理的微波信号带宽在GHz量级。为了处理宽带微波信号所需的双光梳重复频率在10GHz以上，双光频梳的频率差在GHz量级，并且频率差需要在GHz量级可调。但是目前基于单腔双光梳技术的光源其重复频率仅仅在数10MHz量级，而且双光频梳频率差在Hz-KHz量级，远远达不到用于微波信号处理所提的需求。

以上引用的参考文献如下：

【1】Xie,Xiaojun,et al.Broadband photonic RF channelization based oncoherent optical frequency combs and I/Q demodulators.IEEE Photonics Journal4.4(2012):1196-1202.