一种基于微腔的确定性光孤子频梳产生系统与方法技术方案

本发明专利技术涉及一种光学频率梳，具体的涉及一种基于微腔的确定性光孤子频梳产生系统与方法，包括泵浦激光系统、辅助激光系统、封装的微环谐振腔和温度控制器；其中泵浦激光系统和辅助激光系统由一个固定波长或可调波长的窄线宽激光器、光放大器、偏振控制器和光学环形器构成。温度控制系统由半导体制冷器及其控制器构成，或者由片上集成的金属线和电流控制系统构成。本发明专利技术采用温度调谐微环谐振腔谐振峰位置的方案，实现微腔光孤子频梳的确定性产生。本发明专利技术所提供的方案具有结构简单、成本低和可操控性强的优势，解决了微腔光频梳产生过程中对高频器件的依赖问题，在未来微腔光频梳应用领域具有重要的实用价值。

A deterministic optical soliton frequency comb generation system and method based on microcavity

The invention relates to an optical frequency comb, in particular to a microcavity-based deterministic optical soliton frequency comb generation system and method, including a pumped laser system, an auxiliary laser system, a packaged microcavity resonator and a temperature controller, in which the pumped laser system and an auxiliary laser system are controlled by a fixed or adjustable wavelength narrow linewidth laser, an optical amplifier and polarization. The device consists of an optical annulus. The temperature control system consists of a semiconductor cooler and its controller, or an on-chip integrated metal wire and current control system. The invention adopts the scheme of temperature tuning the resonant peak position of the micro-ring resonator to realize the deterministic generation of the micro-cavity optical soliton frequency comb. The scheme provided by the invention has the advantages of simple structure, low cost and strong controllability, solves the problem of dependence on high frequency devices in the production process of micro-cavity optical frequency comb, and has important practical value in the application field of micro-cavity optical frequency comb in the future.

【技术实现步骤摘要】
一种基于微腔的确定性光孤子频梳产生系统与方法
本专利技术涉及一种光学频率梳，具体涉及一种基于微环谐振腔的克尔光学频率梳，更具体的涉及一种基于微环谐振腔的孤子态光学频率梳产生系统与方法。
技术介绍
光学频率梳由一系列等间隔并且相位锁定的光学频率组成的梳状光谱。光学频率梳就像是一把拥有精密刻度的尺或定时器，在长度的测量上精确胜过纳米，时间上则胜过飞秒、甚至达到阿秒。因此光学频率梳在光学原子钟、化学探测器、长途通信、激光雷达及超级激光器等领域具有重要的应用价值。光学频率梳主要有三种类型，分别为基于锁模激光器的光学频率梳、基于光电调制技术的光学频率梳和微腔克尔光学频率梳。其中微腔克尔光学频率梳具有较大的频率间隔，因此在多波长光源、光纤通信、天文测量等领域具有独特的优势，同时微腔克尔光学频率梳具有极小的体积和功耗，因此从其出现就展现出巨大的应用价值。微腔克尔光学频率梳由光学微环谐振腔中的克尔非线性效应产生，需要将连续泵浦光耦合进微环谐振腔。为产生孤子光频梳，要求泵浦光稳定在微环谐振腔谐振峰的红失谐处，而此时泵浦光处于热不稳态，同时微环谐振腔谐振频率随腔内功率而波动，因此需要特殊的实验技术以产生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于微腔的确定性光孤子频梳产生系统，其特征在于：包括泵浦激光系统(1)、辅助激光系统(2)、封装后的微环谐振腔(3)以及温度控制器(4)；所述封装后的微环谐振腔(3)包括封装壳体(31)及位于封装壳体内部的微环谐振腔(34)与温控装置；所述封装壳体(31)上设有输入端口(35)与直通端口(36)；所述泵浦激光系统(1)的输出端接封装后的微环谐振腔(3)的输入端口(35)；所述辅助激光系统(2)的输出端接封装后的微环谐振腔(3)的直通端口(36)；所述温度控制器(4)与温控装置连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于微腔的确定性光孤子频梳产生系统，其特征在于：包括泵浦激光系统(1)、辅助激光系统(2)、封装后的微环谐振腔(3)以及温度控制器(4)；所述封装后的微环谐振腔(3)包括封装壳体(31)及位于封装壳体内部的微环谐振腔(34)与温控装置；所述封装壳体(31)上设有输入端口(35)与直通端口(36)；所述泵浦激光系统(1)的输出端接封装后的微环谐振腔(3)的输入端口(35)；所述辅助激光系统(2)的输出端接封装后的微环谐振腔(3)的直通端口(36)；所述温度控制器(4)与温控装置连接。2.根据权利要求1所述的基于微腔的确定性光孤子频梳产生系统，其特征在于：所述泵浦激光系统(1)包括沿光路通过光纤依次设置的泵浦激光器(11)、第一偏振控制器(13)、第一光反向阻止器(14)，所述第一光反向阻止器(14)使泵浦光单向进入微环谐振腔；所述辅助激光系统(2)包括沿光路通过光纤依次设置的辅助激光器(21)、第二偏振控制器(23)、第二光反向阻止器(24)；所述第二光反向阻止器(24)使辅助光单向进入微环谐振腔；所述泵浦激光器(11)或辅助激光器(21)波长能够调谐。3.根据权利要求1所述的基于微腔的确定性光孤子频梳产生系统，其特征在于：所述温控装置包括半导体制冷器(32)与温度传感器(33)，温度传感器(33)、半导体制冷器(32)及温度控制器(4)形成PID回路。4.根据权利要求3所述的基于微腔的确定性光孤子频梳产生系统，其特征在于：所述温度控制器(4)为TEC控制器，所述温度传感器(33)为负温度系数的热敏电阻或芯片型温度传感器。5.根据权利要求1所述的基于微腔的确定性光孤子频梳产生系统，其特征在于：所述温控装置为镀在微环谐振腔(34)表面的金属线加热器(39)，所述温度控制器(4)为稳定电流源。6.根据权利要求2所述的基于微腔的确定性光孤子频梳产生系统，其特征在于：所述微环谐振腔(34)为上下话路型微环谐振腔；所述封装壳体(31)上还设有上载端口(37)和下载端口(38)；所述第一光反向阻止器(14)与第二光反向阻止器(24)为光环形器或光隔离器；当第一光反向阻止器(14)与第二光反向阻止器(24)为光环形器时，所述下载端口(38)或光环形器的第三端口为光孤子频梳输出端口；当第一光反向阻止器(14)与第二光反向阻止器(24)为光隔离器时，所述下载端口(38)为光孤子频梳输出端口。7.根据权利要求2所述的基于微腔的确定性光孤子频梳产生系统，其特征在于：所述微环谐振腔(34)为全通型微环谐振腔，所述第一光反向阻止器(14)与第二光反向阻止器(24)为光环形器，所述光环形器的第三端口为光孤子频梳输出端口。8.根据权利要求6或7所述的基于微腔的确定性光孤子频梳产生系统，其特征在于：所述光环形器为光纤型光环形器。9.根据权利要求2所述的基于微腔的确定性光孤子频梳产...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟强，卢志舟，张文富，谢鹏，赵卫，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61