[发明专利]级联强度调制器产生平坦光频梳及奈奎斯特脉冲的方法

说明书

一种级联强度调制器产生超平坦光频梳及奈奎斯特脉冲的方法，本发明通过把基频射频信号、两倍频射频信号和五倍频射频信号的频率组合通过级联强度调制器并精确调节它们的功率、相对相位和强度调制器的偏置电压，可以较低的射频功耗产生15根平坦的光频梳。本发明突破单个调制器只能产生3根锁相光频梳的限制，产生了数量多、平坦度优良的光频梳和时域为奈奎斯特脉冲，扩大了频谱带宽，获得了更窄的脉冲。

技术领域

本发明涉及产生平坦光频梳及奈奎斯特脉冲的方法，具体是一种级联强度调制器产生平坦光频梳及奈奎斯特脉冲的方法。

背景技术

传统的级联强度调制器与相位调制器的方法能产生数量多且平坦度良好的光频梳，但由于相位调制器无法产生锁相的光梳，因而在时域也无法形成奈奎斯特脉冲。奈奎斯特脉冲具有矩形频谱，使数据能够以最小光谱带宽进行编码，并且本质上满足零符号间干扰(ISI)的奈奎斯特准则，该特性使它们对通信系统非常有吸引力，而且在微波光子学技术中也有广泛的应用。

一种典型的奈奎斯特脉冲产生方案是使用两个调制器对连续光进行调制，利用铌酸锂调制器的非线性效应产生光频梳，通过相位控制使产生的光频梳是线性相位，从而得到时域对应的窄脉冲。该方案利用了铌酸锂调制器的电光效应，具有中心波长可调，脉冲频率和脉冲宽度可调的优点。然而要实现更高的重复频率和脉冲宽度，该方案对微波源的要求也相应提高，但是由于电器件的限制，微波源的频率不能一直提高。所以如何利用较低的微波频率来产生较高的脉冲重复频率有待进一步研究。

已报道的奈奎斯特脉冲产生的方法主要有以下4种：

方法1：基于任意波形发生器(简称为AWG)的脉冲调制方案。利用在AWG上产生sinc形状的微波信号，通过调制器调制到光脉冲上。该方案提供相当好的滚降系数，但是受限于数模转换器的分辨率，采样速率和处理器容量都有限。

方法2：基于光纤参量放大的方案。通过利用抛物线脉冲泵浦和相位调制器来补偿泵浦引起的啁啾以产生奈奎斯特脉冲。该方案实验方案复杂，且成本较高。

方法3：基于时间透镜的脉冲整形方案。利用基于色散的啁啾线性化来改善相位特性。此方案相位控制方法复杂，不易实现。

方法4：基于级联强度调制器的方案。利用调制器的电光效应产生平坦和相位锁定的矩形光频梳。此方案要求微波源同步，且不易实现高重复频率和窄脉冲宽度。

总之，以上的几种方法或者相位控制复杂或者受限于电器件速率的约束，产生的奈奎斯特脉冲的性能都欠佳。因此，需要一种高性能的脉冲光源方案，能够兼顾重复频率区间、多波长运行和微波频率利用率。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种通过级联光调制器产生平坦光频梳及奈奎斯特脉冲的方法，该方法突破单个调制器只能产生3根锁相光频梳的限制，产生了数量多、平坦度优良的光频梳和时域为奈奎斯特脉冲，扩大了频谱带宽，获得了更窄的脉冲。

为了解决上述问题，本发明的技术解决方案如下：

一种级联强度调制器产生超平坦光频梳及奈奎斯特脉冲的方法，特点在于该方法采用的平坦光频梳生成装置包括连续光光源和单频射频信号源，沿所述的连续光光源的激光输出方向依次是第一强度调制器、第二强度调制器和光谱仪或采样示波器，所述的单频射频信号源输出的单频射频信号分为三束：沿第一束单频射频信号方向依次是第一射频放大器、合频器的第一输入端，沿第二束单频射频信号方向依次是二倍频器、第二射频放大器、第一射频移相器后输入所述的合频器的第二输入端，该合频器的输出端接所述的第一强度调制器的调制端口，沿第三束单频射频信号方向依次是五倍频器、第三射频放大器、第二射频移相器、所述的第二强度调制器的调制端口，该方法包括以下步骤：