[发明专利]一种同源双光梳产生的装置

说明书

本发明公开了一种同源双光梳产生的装置，包括泵浦源、波分复用器、保偏掺铒光纤、隔离器、可饱和吸收体、偏振分路合路模块和光纤耦合器依次首尾相连的全保偏光纤谐振腔以及腔外偏振分束器。其中偏振分路合路模块由偏振分束器、可调光延时线和偏振合束器依次连接而成。装置内所有器件偏振不敏感，均可支持产生两个正交的偏振模。通过调节泵浦功率在两个正交的偏振方向上同时实现锁模，从而产生双光梳。系统引入偏振分路合路模块改变光程，从而调节光梳重频差。本发明系统结构简单紧凑、操作方便，产生的双光梳具有很好的相干性和稳定性且重频差可调，具有广泛的工程应用前景。

技术领域

本发明涉及光频技术领域，具体涉及一种同源双光梳产生的装置。

背景技术

基于飞秒激光器的光学频率梳技术一直受到科研人员广泛关注，并于2005年获颁诺贝尔物理学奖。光梳在时域为等间距的“孤子”序列，频域为等间隔的纵模梳齿线。光梳为人们在频域内提供了一把“标尺”，使光学频率与微波频率相关联，巧妙地解决了光频直接计量问题，被广泛地应用于光原子钟、阿秒科学、天文观测、精密激光光谱等领域，尤其是在精密激光光谱测量领域带来了革命性的进展。

双光梳光谱分析技术需要利用两个重复频率稍有偏差的光频梳，将这两个光频梳的其中之一或共同通过样品，然后利用光电探测器采集它们的外差型号，写入光频梳谱线上的样品光谱信息被转移到射频域，通过分析外差型号即可提取出样品的光谱信息。双光梳光谱分析技术可获得kHz量级的分辨率，将宽波长测量、高灵敏度、快速监测等高性能指标集于一身，这对于现代精密光谱分析技术无疑具有里程碑式的意义。

然而，两组光梳之间任何微小的脉冲时间抖动和载波相位波动，都会导致干涉图严重失真。因此，双光梳的互相干特性成为制约技术走向应用的关键。科研人员经过大量努力，逐步发展出三种代表性的技术来提升双光梳的互相干性，包括相干双光梳、自适应双光梳、同源双光梳。

相干双光梳技术需要超窄线宽且超稳的激光器作为参考，对锁定技术要求高，装置复杂。自适应双光梳技术需要大量采集数据对干涉图进行校正，对数据处理要求高，算法复杂。因此，两种方案分别在硬件和软件上制约双光梳发展成高可靠实用化仪器。

同源双光梳是指两组光梳从同一台光源产生，这样它们具有天然的互相干性，结构简单，抗环境干扰能力强。因此，同源双光梳的研究将进一步推动双光梳光谱分析的实际应用。

发明内容

为了有效提高双光梳的互相干性，本发明提供了一种同源双光梳产生的装置，系统结构简单紧凑、操作方便，实现了从单一的全保偏光纤谐振腔中产生重频差可调的两组光梳，所产生的双光梳具有好的相干性和稳定性。

本发明是以如下技术方案实现的：包括泵浦源1、全保偏光纤谐振腔12以及第二偏振分束器10。

所述全保偏光纤谐振腔由波分复用器2、保偏掺铒光纤3、隔离器4、可饱和吸收体5、偏振分路合路模块11和光纤耦合器9依次首尾连接起来。其中偏振分路合路模块11由第一偏振分束器6、可调光延时线7和偏振合束器8依次连接而成。

所述第二偏振分束器10通过保偏单模光纤与光纤耦合器9相连。

进一步地，所述泵浦源1为普通单模光纤耦合的半导体激光器，其中心波长为976nm，对应于保偏掺铒光纤3的泵浦吸收峰。

进一步地，所述波分复用器2的工作波长是980/1550nm，具有泵浦端2a、第一输入端2b和第一输出端2c三个端口，泵浦端(2a)的尾纤为普通单模光纤，第一输入端2b和第一输出端2c的尾纤为保偏单模光纤。

进一步地，所述保偏掺铒光纤3型号为Nufern PM-ESF-7/125，长度为2.5m。

进一步地，所述光隔离器4采用中心波长为1550nm的与偏振无关的隔离器，其尾纤为保偏单模光纤。