[发明专利]一种基于特种掺杂光纤的可调微腔孤子光频梳系统及方法

权利要求书

1.一种基于特种掺杂光纤的可调微腔孤子光频梳系统，其特征在于，包括：

孤子激发模块，所述孤子激发模块用于产生波长、功率和偏振可调的泵浦激光；

光纤球梳模块，所述光纤球梳模块用于接收所述泵浦激光从而实现孤子激发，包括光纤微球谐振腔、微纳耦合光纤，其中所述光纤微球谐振腔基于特种掺杂光纤制备得到，所述微纳耦合光纤与所述光纤微球谐振腔进行耦合后，由微纳光纤输出孤子光频梳信号，其中所述特种掺杂光纤是对特定波段的光谱进行吸收以进行光热转换的光纤；

光谱检测模块，所述光谱检测模块将所述孤子光频梳信号分为三路，其中一路用于进行所述孤子光频梳信号的调谐和监测以进行反馈，从而进入频梳稳态控制模式，另外两路用于在进入频梳稳态控制模式之后进行时域和频域测量以及进行光谱测量；

光控调谐模块，所述光控调谐模块接收所述光谱检测模块中一路的反馈输出，所述光控调谐模块的输出端与所述光纤球梳模块的球腔相连接，以对所述孤子光频梳信号进行调节。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述孤子激发模块包括依次连接的可调谐窄线宽激光器、光放大器及偏振控制器，通过设置所述可调谐窄线宽激光器的输出波长扫描范围并调节所述光放大器的输出和所述偏振控制器的偏振态，实现泵浦激光的输出。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光纤球梳模块还包括：

光纤夹持器，所述微纳耦合光纤安装在所述光纤夹持器上；

三维位移台，所述光纤微球谐振腔安装在所述三维位移台上，通过调节所述三维位移台的位置而改变所述光纤微球谐振腔与所述微纳耦合光纤之间的耦合距离和位置。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光纤微球谐振腔包括：

光纤尾纤，所述光纤尾纤用于接收所述泵浦激光；

内腔，所述内腔是特种掺杂区，用于接收所述光控调谐模块输出的信号并将所述信号转化为热量，以对外腔产生的孤子光频梳信号进行调节；

外腔，所述外腔用于支撑微球腔表面孤子模式的激发和运转。

5.据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光纤微球谐振腔是基于特种掺杂的光纤，通过光纤熔接机电极放电、CO2激光器激光加热或火焰燃烧这几种方式熔融制备而成。

6.据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述光纤微球谐振腔的制备过程包括：

将熔接机模式设置为光纤熔接模式，调节熔接机放电参数，在普通光纤末端熔接百微米级的特种掺杂光纤；

放电完成后，观察熔接点表面是否平滑，并对所述熔接点进行测试，以确保光纤熔接处损耗小于0.1dB；

将熔接机模式设置为光纤熔融烧球模式，调节熔接机放电参数，球直径设置500nm，在光纤前端进行微球腔放电制备；

放电完成后，观察光纤前端的小球表面，确保小球表面平滑，无肿胀、凹陷、气泡和错位，且小球形状圆润，从而完成基于特种掺杂光纤的微球谐振腔的制备。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光谱检测模块包括：

光纤耦合器，所述光纤耦合器将所述光纤球梳模块的输出光谱分为三路；

可调斜边滤波器和第一探测器，所述可调斜边滤波器接收光纤耦合器的第一路输出并将输出的信号传递至所述第一探测器以使得所述第一探测器进行孤子光频梳信号的反馈，从而进入频梳稳态控制模式；

第二探测器，所述第二探测器接收所述光纤耦合器的第二路输出并将输出的信号一分为二分别传递至示波器和频谱仪，分别用于在进入频梳稳态控制模式之后进行时域和频域测量；

光谱仪，所述光谱仪接收所述光纤耦合器是第三路输出并进行光谱测量。

8.据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光控调谐模块包括控制器和窄线宽泵浦光源，所述窄线宽泵浦光源的输出端与所述光纤球梳模块的球腔相连接，所述控制器接收所述光谱检测模块中一路的反馈输出，并控制所述窄线宽泵浦光源的输出功率，以对所述孤子光频梳信号进行调节。