CN104865714B - 一种超宽光学频率梳的产生方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超宽光学频率梳的产生方法，该方法包括如下步骤：将多个不同波长的可调谐激光源(TLD)耦合，注入到第一电吸收调制器(EAM1)和频率调制器(FM)中，每个激光源波长的两边均得到相同间距和相同数量的新谱线；然后，经过第二电吸收调制器(EAM2)平坦各个谱线；最后，设置相邻光源波长间距恰为每个波长处新谱线的带宽，使得每根谱线的间距相等。基于两个电吸收调制器和一个频率调制器的级联结构，利用多个不同波长的光源，产生了光谱带宽16.52THz、平坦度<2dB的22GHz超宽光学频率梳。该方法产生的光学频率梳在平坦度和光谱带宽上均具有优势，且谱线间距可调谐。本发明的***操作简单，输出噪声低，产生的光学频率梳性能好。

Description

一种超宽光学频率梳的产生方法
技术领域
本发明涉及光学频率梳的产生技术领域，特别是涉及一种超宽的光学频率梳的产生技术。
背景技术
光学频率梳(OFC)是继激光之后的一种新型的稳定光源，其光谱由梳齿状等间距分布的离散谱线构成。OFC技术作为超快光学和精密光谱学的完美结合，在超高精度检测、化学成分快速探测、超级激光器构造以及长距离通信等方面有重要应用。
目前，OFC的产生技术已经引起了部分学者的关注，并取得了显著地成就。已有的OFC产生方法主要分为以下几种：基于微环谐振腔的、基于高阶非线性光纤的、基于F-P谐振器的、基于光电振荡器的和基于调制器的。其中，基于调制器的OFC产生方法，以其结构简单，易于调谐，性能稳定等优点成为广大学者的首选。
但是，到目前为止的基于调制器的OFC产生技术，在带宽和平坦度上的优势不能兼具，不能得到宽且平坦的理想光学频率梳。因此，在增加调制深度的同时，也要提高OFC的平坦度。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种基于电吸收调制器与频率调制器的超宽光学频率梳的产生方法。频率调制器的调制深度高，可以减少调制器的使用个数，并产生带宽固定的OFC。因此，将多个波长光源同时注入到光路中，每个波长处复制产生相同的光梳，只需简单地设置波长间距，就可以拓展OFC的带宽。另外，电吸收调制器的使用，使得超宽光学频率梳的平坦度降低到2dB范围内。最终，产生了平坦度很好的超宽光学频率梳，克服了现有OFC产生技术中带宽和平坦度不能兼具的问题。
技术方案：本发明的一种超宽光学频率梳的产生方法包括如下步骤：
将多个不同波长的可调谐激光源耦合，注入到第一电吸收调制器和频率调制器中，每个激光源波长的两边均得到相同间距和相同数量的新谱线；
然后，经过第二电吸收调制器平坦各个谱线；
最后，设置相邻光源波长间距恰为每个波长处新谱线的带宽，使得每根谱线的间距相等。
所述的不同波长的可调谐激光源由可调谐激光器发出，各个波长的间距为每个波长处新谱线的带宽。
所述的第一电吸收调制器和第二电吸收调制器均为多量子阱电吸收调制器，二者均反向偏置。
频率调制器频偏量为600GHz。
所述的驱动射频电信号的频率可调谐，为两个电吸收调制器和频率调制器提供驱动电压，并决定了光学频率梳的谱线间距。
有益效果：本发明提出的超宽光学频率梳的产生方法，产生的光学频率梳具有良好的光学特性，在平坦度和光谱带宽上兼具优势，可以在光学任意波形以及超短光脉冲的产生中具有重要的应用。
创新之处在于：
(1)利用电吸收调制器与频率调制器级联的基础结构，使得每个光源波长处产生相同的可调谐子光梳。此子光梳具有带宽固定，全部谱线功率水平相近的特点，成功地解决了所有子光梳构成超宽光学频率梳时，子光梳与子光梳相邻部分谱线功率骤降所造成的平坦度劣化问题。
(2)采用的电吸收调制器具有输出噪声低，易于集成等优点，同时可以进一步优化超宽OFC的平坦度。
(3)不需要复杂的参数控制，只需要保持光源波长间距等于子光梳带宽。
(4)产生光学频率梳在平坦度和光谱带宽上均有优势，改变射频信号频率，控制光源数目并调整光源波长间距，可以得到所需谱线间距和带宽的光学频率梳。
附图说明
图1为本发明超宽光学频率梳的产生装置的结构图。
其中有：可调谐激光器TLD，第一电吸收调制器EAM1，第二电吸收调制器EAM2，频率调制器FM，射频驱动信号RF，相移器PS，光谱分析仪OSA。
图2为四个不同光源经过第一电吸收调制器得到的四个展宽光源的光谱图。
图3为四个展宽光源经过频率调制器得到的四个子光梳的光谱图。
图4为四个子光梳经过第二电吸收调制器得到的四个子光梳的光谱图。
图5为四个不同光源情况下，得到的超宽光学频率梳的光谱图。
图6为28个不同光源情况下，得到的超宽光学频率梳的光谱图。
具体实施方式
本发明的OFC产生方法是基于电吸收调制器与频率调制器的，并利用了多个可调谐光源的超宽OFC的产生方法。该光路包括多个可调谐光源，两个电吸收调制器，一个频率调制器以及为调制器提供电压的驱动射频电信号源。在第二电吸收调制器输出端得到平坦度好的超宽OFC。
所述的不同波长的激光源由可调谐激光器发出，各个光源波长的间距恰为每个波长处新谱线的带宽。
所述的两个电吸收调制器均为多量子阱电吸收调制器，二者均反向偏置。在光路中的作用分别为：以每个激光源波长为中心进行展宽和平坦超宽OFC的光谱。
所述的频率调制器频偏量为600GHz，调制强度高，调制带宽固定。
所述的驱动射频电信号的频率可调谐，为三个调制器提供驱动电压，且电信号频率决定了光学频率梳的谱线间距。
多个不同波长的可调谐激光源耦合，注入到电吸收调制器和频率调制器中，每个激光源波长的两边均得到相同间距，相同数量的新谱线。再经过一个电吸收调制器平坦各个谱线，最后设置相邻光源波长间距恰为每个波长处新谱线的带宽，使得超宽OFC的每根谱线间距相等。实现了平坦度很好的超宽OFC的产生。
本发明设计了一种超宽光学频率梳的产生方法，包括如下步骤：每个光源经过电吸收调制器展宽，经过频率调制器进行角度调制，均产生带宽固定平坦度略差的子光梳。每个光源产生的子光梳再次同时经过电吸收调制器，子光梳的谱线功率差异值降低，每个子光梳将变得平坦。设置相邻光源中心频率间距恰为子光梳的带宽大小，则子光梳之间间距恰为谱线间距。从而产生的超宽OFC，其光谱的每根谱线严格的等间距分布。其中，三个调制器均由同一个射频信号源驱动。
光源功率1mW，线宽为10MHz；两个电吸收调制器均反向偏置，偏置电压为1V，调制电压2V；频率调制器频偏量600GHz；射频电信号频率可调谐，为三个调制器提供驱动电压。射频信号施加到频率调制器上之前，先经过一个相移器使得相位偏移90°，保持相邻调制器的驱动信号相位相异。通过光谱分析仪观察得到的光学频率梳，并通过计算得到其光谱带宽和平坦度值。
下面结合实例对超宽光学频率梳的产生方法作进一步阐述。
实施例一
1、四个不同的光源经过电吸收调制器展宽，电吸收调制器由26GHz的射频信号驱动，得到了四个26GHz的展宽光谱(见附图2)。注入到频率调制器进行角度调制，频率调制器由同一射频信号提供驱动电压，但相位经过相移器偏移了90°。产生了四个带宽为598GHz，谱线间距为26GHz、平坦度为5.57dB的子光梳(见附图3)。
2、四个子光梳再次注入到电吸收调制器中，电吸收调制器由同一个26GHz的射频信号驱动，输出的四个子光梳平坦度均优化为2.52dB(见附图4)。
3、设置四个光源波长间距为594GHz，产生了带宽2.288THz，平坦度为1.44dB的超宽光学频率梳(见附图5)。
实施例二
实施步骤如实施例1。将光源数目增加到28个，可以得到谱线间距22GHz、光谱带宽16.52THz、平坦度<2dB的超宽光学频率梳(见附图6，插图I和II是两个部分光谱放大图)。

Claims (4)

1.一种超宽光学频率梳的产生方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
将多个不同波长的可调谐激光源耦合，注入到第一电吸收调制器和频率调制器中，每个激光源波长的两边均得到相同间距和相同数量的新谱线；
然后，经过第二电吸收调制器平坦各个谱线；
最后，设置相邻光源波长间距恰为每个波长处新谱线的带宽，使得每根谱线的间距相等；
所述的第一电吸收调制器、第二电吸收调制器、频率调制器，其驱动电压由可调谐的射频电信号的频率提供，并决定了光学频率梳的谱线间距。
2.根据权利要求1所述的一种超宽光学频率梳的产生方法，其特征在于：所述的不同波长的可调谐激光源由可调谐激光器发出，各个波长的间距为每个波长处新谱线的带宽。
3.根据权利要求1所述的超宽光学频率梳的产生方法，其特征在于：所述的第一电吸收调制器和第二电吸收调制器均为多量子阱电吸收调制器，二者均反向偏置。
4.根据权利要求1所述的超宽光学频率梳的产生方法，其特征在于：所述的频率调制器频偏量为600GHz。
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Denomination of invention: A generation method of ultra wide optical frequency comb

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