[发明专利]一种偏振复用双光频梳的产生装置及产生方法

说明书

本发明公开了一种偏振复用双光频梳的产生装置及产生方法，其装置包括半导体饱和吸收镜、双折射晶体、透镜、准直器、第一偏振控制器、泵浦、掺镱光纤、波分复用器、光学耦合器、光纤光栅、第二偏振控制器和偏振分束器。本发明通过线形腔设计，利用半导体可饱和吸收镜进行锁模，实现掺镱单模光纤激光器的被动锁模输出。该激光腔由一端作为可饱和吸收器的半导体可饱和吸收镜和另一端以光纤光栅组成。双频梳的产生利用腔内双折射晶体以获得从同一线性腔中同时发射两束偏振光束，从而稳定双梳激光器的脉冲重复频率；这种单腔双光梳既维持了两套光频梳间的高相干性，又极大地简化了双光梳系统的复杂性，具有体积小、成本低、安装方便等优点。

技术领域

本发明属于光频梳技术领域，具体涉及一种偏振复用双光频梳的产生装置及产生方法。

背景技术

光频梳是指在频谱上由一系列均匀间隔且具有相干稳定相位关系的频率分量组成的光谱，频率稳定的光频梳具有相当重要且广泛的应用，例如在光学原子钟、光学频率测量、光梳光谱、天文光谱刻度等。

对于产生光频梳甚至相干双光频梳的技术主要有三种：锁模激光器、电光调制和非线性光学微谐振腔。其中，基于锁模激光器的光频梳相比而言具有更宽的带宽和更小的谱线间隔，更适用于精密光谱探测领域。目前，采用两套飞秒锁模激光器，并将它们的重复频率和包络载波相移频率严格锁定到原子钟等参考频率，是较为成熟的双光梳生成技术。但是由于需要复杂的频率锁定电子反馈控制系统，其复杂度和成本仍然较高，因而难以将其在有体积、功耗等严格限制的诸多应用中进一步实用化。

因此，如何简化双光梳系统的复杂性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决简化双光梳系统的复杂性的问题，提出了一种偏振复用双光频梳的产生装置及产生方法。

本发明的技术方案是：一种偏振复用双光频梳的产生装置包括半导体饱和吸收镜、双折射晶体、透镜、准直器、第一偏振控制器、泵浦、掺镱光纤、波分复用器、光学耦合器、光纤光栅、第二偏振控制器和偏振分束器；

利用连续激光器将连续激光注入谐振腔中，半导体饱和吸收镜用于作为谐振腔的腔内锁模元件，得到锁模光纤激光器；

双折射晶体和第一偏振控制器用于进行偏振状态调整，以使双折射晶体中o光和e光保持相互正交；

透镜用于对准直器的正交偏振光进行聚焦；

准直器用于确保正交偏振光准直输出；

掺镱光纤用于实现粒子数反转并产生光的受激辐射放大作用的激光工作物质；

泵浦用于对激光工作物质实现粒子数反转提供能量；

波分复用器用于将多个不同波长或频率的调制光信号(携带有用信息)一起输入至光纤传输链路；

光学耦合器用于将光信号从一条光纤中分至多条光纤中的元件；

光纤光栅用于在谐振腔内形成反射镜；

第二偏振控制器用于调节正交偏振光输出的偏振状态；

偏振分束器用于将一根光纤中含有的正交偏振光分别耦合到两个光纤输出。

本发明的有益效果是：本发明通过线形腔设计，利用半导体可饱和吸收镜进行锁模，实现掺镱单模光纤激光器的被动锁模输出。该激光腔由一端作为可饱和吸收器的半导体可饱和吸收镜和另一端以光纤光栅组成。双频梳的产生利用腔内双折射晶体以获得从同一线性腔中同时发射两束偏振光束，从而稳定双梳激光器的脉冲重复频率；这种单腔双光梳既维持了两套光频梳间的高相干性，又极大地简化了双光梳系统的复杂性，具有体积小、成本低、安装方便等优点。

基于以上系统，本发明还提出一种偏振复用双光频梳的产生方法，包括以下步骤：