[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

说明书

本发明公开了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，该系统包括：孤子激发模块，用于产生泵浦激光；光纤球梳模块，所用于接收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，其中光纤微球谐振腔基于特种掺杂光纤制备得到，微纳耦合光纤与光纤微球谐振腔进行耦合后输出孤子光频梳信号；光谱检测模块，将孤子光频梳信号分为三路，其中一路用于进行孤子光频梳信号的调谐和监测以进行反馈，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，接收光谱检测模块的反馈输出，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。

技术领域

本申请涉及光学频率梳光源领域，尤其涉及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。

背景技术

光学频率梳作为一种新型激光光源，兼具窄线宽激光器和宽带光源的优点，表现出超宽光谱、极窄模式线宽和超快时域脉冲特性，被广泛用于通信、传感和光谱测量等领域，在基础研究和应用领域潜力巨大。其中，微腔孤子光学频率梳因其体积小，易集成，激发方便，输出稳定等优点，得到了快速的发展。但微腔一旦制备完成，其材料和形状均很难改变，导致对于此类光学频梳的调谐一直是个难题。

温度作为基本物料量，影响材料的折射率和微腔的形状（热胀冷缩），因此基于温度的调谐是最为直接的方式。2019年，《Zhu, S., Shi, L., Ren, L., Zhao, Y., Jiang,B., Xiao, B., and Zhang, X，“Controllable Kerr and Raman-Kerr frequency combsin functionalized microsphere resonators”，in Nanophotonics，Nov. 2019, pp.2321-2329.》报道了基于热调控的功能球型微腔光梳的工作。通过在微球腔表面吸附金属氧化物纳米颗粒，使其可以吸收光能量产生温度变化，引起微球腔谐振特性变化，最终实现光频梳输出频率的偏移和间距的调控。随着集成技术的发展，基于异质结材料的电学可调微腔光频梳被逐渐提出来。2018年，《Yao, B., Huang, S. W., Liu, Y., Vinod, A. K.,Choi, C., Hoff, M., and Wong, C. W.，“Gate-tunable frequency combs ingraphene–nitride microresonators”, in Nature, Jun. 2018, pp .410-414.》报道了基于石墨烯修饰的氮化硅微腔相干克尔光梳，第一次实现了基于电压门控的光梳孤子调控；2020年，《Qin, C., Jia, K., Li, Q., Tan, T., Wang, X., Guo, Y., and Yao, B.,“Electrically controllable laser frequency combs in graphene-fibremicroresonators”，in Science Applications, Nov 2020, pp.1-9.》报道了基于石墨烯的异质结光纤PF微腔光梳，通过电调控实现了波长、重频等参量调节（Light: Science Applications，9, 185，2020）。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

目前基于热调控还是通过在微腔上附着材料，实现吸光或者电加热的方式，效率低，制备过程不可控，重复性不好；基于石墨烯电调控的方案，需要的精密的微加工技术，制备过程复杂。

发明内容

针对现有技术的不足，本申请实施例的目的是提供一种基于特种掺杂光纤的可调微腔孤子光频梳系统，具有本征可调谐、系统结构简单、重复性好、全光调控和可调范围大等特点。

根据本申请实施例的第一方面，提供一种基于特种掺杂光纤的可调微腔孤子光频梳系统，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；