[发明专利]一种重复频率可调的单腔双光频梳产生装置和方法

说明书

本发明属于光频梳技术领域，提供一种重复频率可调的单腔双光频梳产生装置和方法。所述单腔双光频梳产生装置包括光学谐振腔和光频梳重频调控模块。首先，构建任一光学谐振腔，使其能够输出具有固定重复频率的第一光频梳；其次，构建光频梳重频调控模块，将其嵌入光学谐振腔中，并基于光学自成像原理，利用频域和时域二阶相位调制，实现光频梳重复频率调控，输出重复频率可调的第二光频梳。本发明所提供的单腔双光频梳产生装置和方法，能够在一个谐振腔内实现不同重复频率的双光频梳输出，并且光频梳重复频率灵活可调，具有结构简单、相干性好、能量效率高等优点。

技术领域

本发明属于光频梳技术领域，涉及一种重复频率可调的单腔双光频梳产生装置和方法。

背景技术

目前，双光频梳技术凭借其良好的稳定性与相干性，在测距、光谱测量、光纤传感、微波光子学等领域得到广泛应用。现有的双光频梳产生方法主要包括：对两台独立的光频梳信号源进行梳齿频率锁定；或基于连续波激光器实现两路电光调制；或直接在微环谐振腔中形成两套稳定的光频梳。杨昌喜等人发表在《中国激光》中的学术论文“单腔双光梳锁模光纤激光器及其应用研究进展”中，综述了现有双光频梳源的实现方法及其优缺点。文中提到上述双光频梳产生方法存在频率锁定系统复杂、光谱范围较窄、加工工艺困难、成本高昂等问题。同时提出通过利用波长复用、偏振复用等方法，可以在单个锁模激光器谐振腔中实现双光频梳生成，具有系统结构简单紧凑、稳定性高、相干性好等优点。但是，现有方法仍存在光频梳重复频率可调谐范围有限、灵活性不足等问题。

发明内容

本发明主要针对现有双光频梳生成技术中缺少重复频率灵活可调、并兼具系统结构简单的实现方案的问题，提出一种重复频率可调的单腔双光频梳产生装置与方法。本发明的目的在于提供一种重复频率可调的单腔双光频梳产生装置与方法，基于光学自成像原理，通过频域及时域二阶相位调制，在一个谐振腔内实现不同重复频率的双光频梳输出，并且光频梳重复频率灵活可调，具有结构简单、相干性好、能量效率高等优点。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种重复频率可调的单腔双光频梳产生装置，所述的单腔双光频梳产生装置包括光学谐振腔1和光频梳重频调控模块。所述光学谐振腔1用于产生具有特定重复频率的第一光频梳；所述光频梳重频调控模块嵌入光学谐振腔1内，利用光学自成像原理实现对第一光频梳重复频率倍频，通过控制倍频因子，产生重复频率可调的第二光频梳。

所述的光学谐振腔1可以是基于主动锁模或者被动锁模等技术且能够产生某一特定重复频率光频梳的光学谐振腔，用于产生具有固定重复频率的第一光频梳。所述的光学谐振腔1包含光隔离器2和第一光耦合器3。所述的光隔离器2用于限制光脉冲信号在整个系统中沿单向传输，防止反向放大的自发辐射噪声光在光纤中传输；所述的第一光耦合器3将光学谐振腔1中的光脉冲信号按照一定的功率分配比例分为两部分，功率较少的部分作为输出，输出第一光频梳，功率较多的部分仍保留在光学谐振腔1内循环传输。为了在所述的光学谐振腔1中嵌入所述的光频梳重频调控模块，需要对所述的光学谐振腔1做如下改进：将所述的光学谐振腔1中光纤任一位置处设置一个插入点，在插入点处将光学谐振腔1中的光纤截断。对于截断处的两端光纤，沿光隔离器2限制的光脉冲信号传输方向，优先通过的端口为光学谐振腔1的第一端口1a，随后通过的端口为光学谐振腔1的第二端口1b。所述的光学谐振腔1的第一端口1a与第一光环形器4的第一端口4a连接，所述的光学谐振腔1第二端口1b与第二光环形器9的第三端口9c连接，实现所述的光学谐振腔1与所述的光频梳重频调控模块相连接。