[发明专利]基于薄膜铌酸锂的自参考锁定光频梳产生系统

权利要求书

1.一种基于薄膜铌酸锂的自参考锁定光频梳产生系统，其特征在于，包括：

第一泵浦激光器(3)，用于提供第一泵浦光；

第二泵浦激光器(5)，用于提供第二泵浦光；

布置在掺稀土薄膜铌酸锂芯片(1)上，沿光信号传播方向的第一泵浦光耦合器(11)、第一总线波导(12)、有源微环(13)、模斑转换器(16)、光放大器(17)、第一端面耦合器(18)；所述有源微环(13)是一个环形的单模铌酸锂波导结构，位于第一总线波导(12)的一侧，通过倏逝波实现所述的第一总线波导(12)内光场与有源微环(13)内光场的耦合，所述有源微环(13)上有电光移相器(14)和第一热光移相器(15)；

布置在薄膜铌酸锂芯片(2)上，沿光信号传播方向的第二端面耦合器(21)、波分复用器(22)、色散补偿波导(23)、第二总线波导(24)、无源微环(25)和分束器(27)；以及第二泵浦光耦合器(221)、光频梳输出耦合器(271)、光滤波器(272)和倍频光输出耦合器(273)；所述无源微环(25)是一个环形的高Q值单模铌酸锂波导结构，位于第二总线波导(25)的一侧，通过倏逝波实现所述第二总线波导(25)内光场与所述无源微环(25)内光场的耦合，所述无源微环(25)上有第二热光移相器(26)；

所述第一泵浦光经第一泵浦光耦合器(11)光学耦合后，经第一总线波导(12)一部分倏逝波耦合进入所述有源微环(13)产生增益，另一部分经所述模斑转换器(16)进入所述光放大器(17)，以前向泵浦方式为所述光放大器(17)提供增益；所述第一端面耦合器(18)与所述第二端面耦合器(21)相连，二者位于各自芯片边缘，以实现两个芯片之间低损耗光耦合；信号光依次经所述第一端面耦合器(18)和所述第二端面耦合器(21)进入所述波分复用器(22)的合路端口；所述第二泵浦光经所述第二泵浦光耦合器(221)光学耦合后，经单模波导进入所述波分复用器(22)的泵浦输入端口，经所述波分复用器(22)分为二路，其中，一路泵浦光由所述波分复用器(22)的合路端口输出后，依次经所述第二端面耦合器(21)和第一端面耦合器(18)进入所述光放大器(17)，以后向泵浦方式为所述光放大器(17)提供增益；另一路信号光由所述波分复用器(22)的信号光端口输出后，依次经所述色散补偿波导(23)、第二总线波导(24)和分束器(27)后分为二路，一路通过单模波导进入所述光频梳输出耦合器(271)输出后，由光电探测器(7)接收，另一路依次经所述光滤波器(272)和倍频光输出耦合器(273)后，由光电探测器(7)接收；

光电探测器(7)，用于将倍频光与光频梳中对应频率的信号进行拍频，并将拍频信号传输至所述控制器(8)；

控制器(8)，用于对所述第一泵浦激光器和第二泵浦激光器的输出功率进行控制，以及对所述有源微环中的电光移相器和第一热光移相器进行控制，对无源微环中的第二热光移相器进行控制。

2.根据权利要求1所述的基于薄膜铌酸锂的自参考锁定光频梳产生系统，其特征在于，所述第一泵浦光耦合器(11)位于所述掺稀土薄膜铌酸锂芯片(1)的边缘，用于将泵浦光耦合进掺稀土薄膜铌酸锂芯片。

3.根据权利要求1所述的基于薄膜铌酸锂的自参考锁定光频梳产生系统，其特征在于，所述电光移相器(14)包括一段波导及其两侧的射频电极，当在电极上施加电信号调制时，通过电光效应，有源微环内会产生重复频率等于调制频率的光脉冲序列。

4.根据权利要求1所述的基于薄膜铌酸锂的自参考锁定光频梳产生系统，其特征在于，所述第一热光移相器和第二热光移相器包括一段波导及其一侧的加热电阻，当在加热电阻上施加电压，利用热光效应改变波导的折射率，用于对有源微环或无源微环的FSR进行微调。

5.根据权利要求1所述的基于薄膜铌酸锂的自参考锁定光频梳产生系统，其特征在于，所述色散补偿波导(23)是一段具有特定宽度的单模铌酸锂波导，其色散符号与所述光放大器(17)波导的色散符号相反；长度满足，色散补偿波导的总色散值抵消光放大器的总色散值，用于补偿光放大器放大过程中导致的光脉冲展宽。