[发明专利]适用于产生频率稳定的微腔光学频率梳的装置及方法

权利要求书

1.一种适用于产生频率稳定的微腔光学频率梳的装置，包括：

光源部，被配置为发射光束；

分束装置，被配置为将所述光源部发射的光束分为多束第一光束传输；

光源频率确定单元，与所述分束装置的第一输出口连接，基于所述光源频率确定单元内的原子对所述第一光束的吸收确定调节频率，所述光源部基于所述调节频率调节发射第二光束的频率；

谐振微腔，与所述光源频率确定单元连接，所述第二光束在所述谐振微腔内产生第一微腔光学频率梳；以及

调制单元，设置在所述分束装置的第二输出口与所述谐振微腔之间，被配置为基于所述第一微腔光学频率梳的重复频率将所述第二光束调制为带有所述重复频率信息的第三光束，所述第三光束在所述谐振微腔内产生第二微腔光学频率梳。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光源频率确定单元包括：

倍频晶体，与所述分束装置的第一输出口连接，被配置为对所述第一光束进行频率转换以使所述转换后的第一光束的波长与所述原子的跃迁能级匹配；

原子气室，与所述倍频晶体连接，所述频率转换后的第一光束经过所述原子气室中的所述原子吸收后射出；

光电探测器，被配置为将所述被原子气室中的原子吸收后的第一光束的光信号转化为电信号；以及

反馈系统，与所述光电探测器连接，被配置为基于所述电信号计算误差信号并基于所述误差信号确定所述调节频率。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述调制单元包括：

电光调制器，设置在所述分束装置的第二输出口与所述谐振微腔之间，被配置为对所述第二光束调制；以及

微波源，与所述电光调制器连接，被配置为对所述电光调制器调制，其中，基于所述第一微腔光学频率梳的重复频率设置所述微波源的调制信号频率，以使经所述电光调制器调制后得到的所述第三光束带有所述第一微腔光学频率梳的重复频率信息。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

多个传输单元，所述第三光束通过所述传输单元单向射入所述谐振微腔中；以及

辅助单元，与所述谐振微腔连接，被配置为发射辅助光束，以使在所述谐振微腔内产生微腔光学频率梳的情况下平衡热效应。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述辅助光束通过所述传输单元单向射入所述谐振微腔中。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述多个传输单元包括：

光纤偏振控制器，设置在所述光源部和/或所述辅助单元与所述谐振微腔之间，被配置为控制所述第三光束和/或所述辅助光束的偏振；以及

光纤隔离器，与所述光纤偏振控制器连接，被配置为使所述第三光束和/或所述辅助光束单向射入所述谐振微腔中。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述多个传输单元还包括：

光纤放大器，一端与所述光源部和/或所述辅助单元连接，另一端与所述光纤偏振控制器连接，所述光纤放大器被配置为将所述第三光束和/或所述辅助光束的功率放大。

8.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述反馈系统包括：

示波器，被配置为基于所述电信号得到所述原子的饱和吸收谱线；

调制解调器，基于所述饱和吸收谱线中的吸收峰计算所述误差信号；以及

比例-积分-微分反馈装置，基于所述误差信号确定所述调节频率。

9.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述原子气室为铷原子气室。

10.一种利用上述权利要求1-9中任一所述的装置的产生频率稳定的微腔光学频率梳的方法，包括：

将所述第一光束射入所述光源频率确定单元后，通过基于原子对所述第一光束的吸收确定所述调节频率，以使所述第二光束的频率保持在预设范围内；

基于由所述第二光束在所述谐振微腔内产生的第一微腔光学频率梳的重复频率将所述第二光束调制为带有所述重复频率信息的第三光束；以及

所述第三光束射入所述谐振微腔并通过注入锁定过程将重复频率锁定，在所述谐振微腔内产生第二微腔光学频率梳。