[发明专利]基于多频激光调制与非线性频谱扩展的光频梳产生方法

权利要求书

1.一种基于多频激光调制与非线性频谱扩展的光频梳产生方法，通过共增益介质多频激光器产生多频激光输出，利用高速调制器调制多频激光、产生频率等间隔边带、获得初始光频梳，利用高非线性介质中的自相位调制扩展频谱实现宽带光频梳输出，所述共增益介质多频激光器由泵浦源、增益介质和多频谐振腔组成，利用所述高速调制器对多频激光的幅度或相位进行调制、在输入频率分量附近等间隔产生一系列频率边带、频率间隔与调制重复频率一致，输出频率数量超过输入频率数量并在频域初步形成梳状分布，将所述初始光频梳导入高非线性介质中、通过自相位调制进一步产生新的频率分量、实现频谱扩展的输出光频梳，能量将通过自相位调制等非线性效应在各频率分量之间转移。

2.根据权利要求1所述的基于多频激光调制与非线性频谱扩展的光频梳产生方法，其特征在于，所述多频激光由共增益介质多频激光器输出，该激光器由泵浦光源、波分复用器(WDM)、掺铒光纤(EDF)、高反射光纤光栅(HR-FBG)、低反射光光纤光栅(LR-FBG)组成，三组波长不同的光纤光栅构成三套谐振腔、共用976nm泵浦光激励的EDF增益介质后、产生波长分别为1549.6nm、1550nm、1550.4nm的三通道激光输出，亦即频率间隔为50GHz的三频激光输出。

3.根据权利要求1所述的基于多频激光调制与非线性频谱扩展的光频梳产生方法，其特征在于，利用10GHz正弦波同时调制三频激光相位，产生以激光中心频率为轴、频率间隔为10GHz、对称分布、强度大小满足贝塞尔函数的频率边带，当调相系数为1时，频域相邻的两激光及其中间频率边带的归一化强度近似为0.77、0.44、0.13、0.13、0.44、0.77，通过改变调相系数，可实现各频率分量近似相同的初始频率梳输出。

4.根据权利要求1所述的基于多频激光调制与非线性频谱扩展的光频梳产生方法，其特征在于，将初始频率梳耦合进入高非线性波导，在自相位调制等三阶非线性效应和波导色散的共同作用下产生频谱展宽，获得宽带输出光频梳。

5.根据权利要求1或2所述的基于多频激光调制与非线性频谱扩展的光频梳产生方法，其特征在于，所述泵浦方式包括但不限于电学泵浦、光学泵浦、混合泵浦。

6.根据权利要求1或2所述的基于多频激光调制与非线性频谱扩展的光频梳产生方法，其特征在于，所述增益介质可以是晶体或掺杂光纤；所述多频谐振腔需为多个等间隔频率提供正反馈。

7.根据权利要求1或3所述的基于多频激光调制与非线性频谱扩展的光频梳产生方法，其特征在于，所述调制波形包括但不限于正弦波、方波、锯齿波，调制参数可灵活调整以改变输出初始频率梳频域分布；各输入频率分量的边带可以相互重叠。

8.根据权利要求1或4所述的基于多频激光调制与非线性频谱扩展的光频梳产生方法，其特征在于，所述高非线性介质须具备低传输损耗、高非线性系数和近零反常色散特性，包括但不限于高非线性光纤或光子晶体光纤、芯片集成半导体波导、周期极化铌酸锂晶体。

9.一种实现如权利要求1-8所述基于多频激光调制与非线性频谱扩展的光频梳产生方法的系统，包括共增益介质多频激光器，由泵浦源、增益介质和多频谐振腔组成，还包括：

多频激光输出模块，用于通过共增益介质多频激光器产生多频激光输出；

多频激光调制模块，用于利用高速调制器调制多频激光、产生频率等间隔边带、获得初始光频梳；

非线性频谱扩展模块，用于利用高非线性介质中的自相位调制展宽光谱，将窄带光频梳拓展为宽带光频梳；

所述泵浦方式包括但不限于电学泵浦、光学泵浦、混合泵浦；

所述增益介质可以是晶体或掺杂光纤；

所述多频谐振腔需为多个等间隔频率提供正反馈，包括但不限于多振荡频率驻波腔、含多通道滤波器的环形腔、多套光纤光栅构成的光纤法布里珀罗腔、掺稀土离子的芯片集成微腔、多频分布式反馈腔。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现权利要求1-8任一项所述方法。