[发明专利]基于级联双平行马赫曾德尔调制器产生光频梳的装置和方法

说明书

一种基于级联双平行马赫曾德尔调制器产生光频梳的装置和方法，装置包括：可调连续激光器和控制模块,沿所述的可调连续激光器的激光输出方向依次是第一连接光纤、第一光纤环形偏振控制器、第二连接光纤、第一调制器、第三连接光纤、第二光纤环形偏振控制器、第四连接光纤、第二调制器、输出光纤，所述的控制模块分别通过可调激光器电学端口、第一调制器电学端口、第二调制器电学端口与所述的可调激光器、第一调制器、第二调制器的控制端相连。本发明具有结构简单易实现的特点，获得的光频梳既具备波长、带宽及间隔可调，又能减小对射频信号频率的要求，即以低频调制信号产生大带宽光频梳，同时减少了对调制器带宽的依赖。

技术领域

本发明涉及光频梳技术领域，特别是一种基于级联双平行马赫曾德尔调制器产生光频梳的装置和方法。

背景技术

光频梳不仅在光学频率测量、超快激光技术及精密测量方面应用广泛，而且在基于光频梳的光脉冲及光任意波形产生中也扮演者重要角色。

目前最理想的产生光频梳的方法是使用铌酸锂调制器利用微波信号对连续光源进行调制。该方法利用铌酸锂调制器的电光效应，具有中心波长可调，光频梳间隔可调，光频梳的梳线数可调且系统结构简单等优点。但是，由于调制器带宽的限制，微波源的频率并不是无限可调的，所以，在已有的调制带宽固定的调制器基础上获得大间隔光频梳成为了一个非常有意义的研究课题。

目前已经报道的产生光学频率梳的方案主要有以下几种：

方法1：锁模激光器。锁模激光器在时域上输出为周期性脉冲序列，针对周期性脉冲做傅里叶变换得到在频域上的间隔相等的光学频率梳。但是激光器内部存在的色散会使包络的相位积累和载波相位积累存在固定的差值，因此，需要进行校准。该方案的优点是结构简单，产生的载波数目较多，但是存在光频梳间隔调节困难、系统复杂、成本高等缺点。

方法2：循环频移器RFS结构。基于循环频移器的产生方案包括单边带循环频移器(SSB-RFS)、相位调制器结合循环移频器(PM-RFS)、多路循环频移器(MC-RFS)等方案，其基本原理是利用循环频移来增大产生的载波数目。这种方式的优点是产生的光频梳数目较多、平坦度较好，但是存在载波相位关系不明显、载波噪声较大等缺点。

方法3：非线性光纤。此方案利用高非线性光纤中非线性效应如自相位调制，级联四波混频来得到大带宽的光频梳。这种方式产生的光频梳数目较多，但是存在载波平坦度不好、载波数目不可控等缺点。

方法4：电光调制器无反馈级联。利用电光调制器级联产生光学频率梳是相对较容易实现、应用也较为广泛的方案。常用的调制器包括：相位调制器(PM)、马赫曾德尔调制器(MZM)、双驱动马赫曾德尔调制器(DD-MZM)、双平行马赫曾德尔调制器(DP-MZM)等等。主要思想是通过控制射频信号的幅度、频率及偏置电压等参数来改变输出光频梳的性能，该方案产生的光频梳具有：间隔稳定、平坦度高的优点，且该系统具有结构简单易实现的优点，但是对于光频梳的间隔及带宽受射频信号的频率影响，大带宽和宽间隔光频梳的产生需要高频率的射频信号和大带宽调制器。

总之，以上的方案中，或者结构复杂难实现，或者光频梳的质量差，或者波长间隔不可调、或者对于电信号要求过高、或者调制器带宽要求过高等缺点。所以，需要一种简单易实现的方案既能够实现光频梳的波长、带宽及间隔可调，又能减少对于射频信号频率的要求及对调制器带宽的依赖。

发明内容

本发明所要解决的问题就是克服上述现有方案中的不足之处，提供一种基于级联双平行马赫曾德尔调制器产生光频梳的装置和方法，该装置具有结构简单易实现的特点，获得的光频梳既具备波长、带宽及间隔可调，又能减小对射频信号频率的要求，即以低频调制信号产生大带宽光频梳，同时减少了对调制器带宽的依赖。

为了实现上述目标，本发明的技术设计方案如下：