[发明专利]一种微腔光频梳重频稳定性测试系统及测试方法

说明书

本发明涉及一种光学频率梳重频稳定性测量系统，具体涉及一种微腔光频梳重频稳定性测试系统及测试方法，针对现有微腔光频梳重频稳定性测量系统结构复杂、成本高、以及测量精度对参考源依赖的弊端。该微腔光频梳重频稳定性测试系统包括窄线宽泵浦源、微腔光频梳发生器、光学滤波器、延时自外差干涉模块、光电探测器和频谱分析仪；窄线宽泵浦源、微腔光频梳发生器、光学滤波器、延时自外差干涉模块和光电探测器依次通过光纤连接；光电探测器和频谱分析仪通过电缆进行连接。本发明系统使用成熟的延时自外差法实现超高重频光学频率梳重频稳定性的测试，测试系统具备较高的可靠性。

技术领域

本发明涉及一种光学频率梳重频稳定性测量系统，具体涉及一种微腔光频梳重频稳定性测试系统及测试方法，更具体涉及一种基于延时自外差法对微腔光频梳重频稳定性测试的系统和方法，对微腔光频梳在微秒量级时间内的重频稳定性进行积分测量。

背景技术

光学频率梳是由一系列离散的、等间隔的频率成分组成的宽带光谱，并且各频率分量具有稳定的相位关系。光频梳相当于一个光学频率综合发生器，是迄今为止最有效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。

重频稳定性是体现光频率梳稳定性的重要特征，直接决定了光学频率梳的潜在实际应用价值。相对于传统基于锁模激光器的光频率梳，微腔光频率梳具有高重复频率，一般在数十GHz到THz。通常使用频率计数器对光频梳重频稳定性进行平均测量，使用秒均或百秒均的频率波动反映光频梳的稳定性。受限于目前光电探测器和频率计数器的带宽，无法对重频在100GHz以上的微腔光频梳进行直接测量，因此需要引入参考光或者光电调制器等方案以实现对微腔光频梳的降频，此种方式增加了测量系统的复杂性和成本，并且由于参考量的引入而增大了测量误差。

发明内容

本发明的目的是针对现有微腔光频梳重频稳定性测量系统结构复杂、成本高以及测量精度对参考源依赖的弊端，提供一种微腔光频梳重频稳定性测试系统及测试方法，该系统和方法实现对微腔光频梳重复频率的高精度的测量，测量结果反映出微腔光频梳在微秒量级时间内的积分波动，为评估微腔光频梳的性能提供一个重要参考，同时该系统具有测量精度高、结构简单、成本低等优点。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：

一种微腔光频梳重频稳定性测试系统，包括窄线宽泵浦源、微腔光频梳发生器、光学滤波器、延时自外差干涉模块、光电探测器和频谱分析仪；所述窄线宽泵浦源、微腔光频梳发生器、光学滤波器、延时自外差干涉模块和光电探测器依次通过光纤连接；所述光电探测器和频谱分析仪通过电缆连接。

进一步地，所述延时自外差干涉模块包括光纤分束器、声光调制器、延时光纤和光纤合束器；所述声光调制器分别与光纤分束器、光纤合束器连接，用于实现光信号的移频，使延时自外差干涉模块的输出拍频信号不在零频；所述延时光纤分别与光纤分束器、光纤合束器连接，所述光纤分束器与光学滤波器连接，所述光纤合束器与光电探测器连接。

进一步地，所述窄线宽泵浦源为超窄线宽的光纤激光器、超窄线宽的半导体激光器或超窄线宽的参量振荡激光器。

进一步地，所述光学滤波器为中心波长可调谐的带通滤波器、波分复用器或阵列波导光栅分光器。

进一步地，所述光学滤波器为光栅类型的C+L波段的光学滤波器，其通带带宽和中心波长均可调谐。

进一步地，所述窄线宽泵浦源、微腔光频梳发生器、光学滤波器、延时自外差干涉模块和光电探测器依次通过单模光纤连接。

本发明还提供一种基于上述微腔光频梳重频稳定性测试系统的测试方法，包括如下步骤：

1)搭建微腔光频梳重频稳定性测试系统；

2)打开窄线宽泵浦源，调节微腔光频梳发生器，产生稳定的高品质微腔光频梳；