[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

说明书

本公开提出了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，与分束装置的第一输出口连接，基于光源频率确定单元内的原子对第一光束的吸收确定调节频率，光源部基于调节频率调节发射第二光束的频率；谐振微腔，与光源频率确定单元连接，第二光束在谐振微腔内产生第一微腔光学频率梳；调制单元，设置在分束装置的第二输出口与谐振微腔之间，被配置为基于第一微腔光学频率梳的重复频率将第二光束调制为带有重复频率信息的第三光束，第三光束在谐振微腔内产生第二微腔光学频率梳。

技术领域

本公开涉及微腔光学频率梳技术领域，尤其涉及一种适用于产生频率稳定的微腔光学频率梳的装置及方法。

背景技术

光学频率梳在频域上表现为一系列等间隔的频率梳齿实现覆盖其频率范围内所有波长的直接锁定，并且可以溯源至微波频率标准。光学频率梳主要有锁模激光光学频率梳、电光光学频率梳、量子级联激光光学频率梳和微腔光学频率梳几种类型。其中，微腔光学频率梳具有可集成、低功耗、高重复频率和宽波段等特点，在相干光通讯、精密光谱学和光学测距等领域有着重要的应用价值。

如何精确地调控和稳定光频梳的频谱对于应用微腔光学频率梳至关重要，微腔光学频率梳的频谱通常由重复频率和偏移频率决定，但偏移频率的获取较为困难并且对于频谱展宽的要求较高。另一方面，现有的调控和稳定光频梳频谱的方案需要体积较为庞大的参考系统，不利于小型化。

发明内容

为至少部分地克服上述提及的至少一种或者其它发明的技术缺陷，本公开的至少一种实施例提出了一种适用于产生频率稳定的微腔光学频率梳的装置及方法，通过设置光源频率确定单元和调制单元可以输出频率稳定的微腔光学频率梳，并且光频梳梳齿频率可以由原子跃迁线直接确定。

根据本发明的一个方面，提供了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。

在一些实施例中，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。

在一些实施例中，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。

在一些实施例中，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。

在一些实施例中，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。