频率梳生成装置和用于生成频率梳的方法制造方法及图纸

描述了一种频率梳生成装置(10)。频率梳生成装置(10)包括脉冲式光学光源(12)、序列发生器(16)、光接收单元(14)和开关单元(18)。序列发生器(16)被配置为生成重复序列信号并且将重复序列信号至少转发到开关单元(18)。脉冲式光学光源(12)被配置为生成电磁波包并且与序列发生器(16)同步。光接收单元(14)被配置为接收电磁波包并将电磁波包转换为电信号。基于重复序列信号，开关单元(18)被配置为控制脉冲式光学光源(12)、控制光接收单元(14)、衰减电磁波包、使电磁波包相移、衰减电信号以及使电信号相移中的至少一个。此外，描述了用于生成光学频率梳和用于生成电频率梳的方法。

Frequency comb generating device and method for generating frequency comb

【技术实现步骤摘要】
频率梳生成装置和用于生成频率梳的方法
本公开的实施例总体上涉及频率梳生成装置、用于生成光学频率梳的方法以及用于生成电频率梳的方法。
技术介绍
光学频率梳或电频率梳由一系列基本上等距的电脉冲组成，这些电脉冲近似成形为Diracδ函数。这些电频率梳通常用于频谱分析仪或示波器的相位和幅度校准，其中电梳用作校准过程的已知参考。为了生成参考频率梳，存在两个看似矛盾的要求。一方面，需要一定的最小信噪比，其与电频率梳的最小功率水平相关联。电频率梳的功率水平继而由每个时间间隔的脉冲数、即时域中的脉冲频率确定。因此，高功率水平需要时域中的高脉冲频率。另一方面，通常需要非常精细的频率梳，即频域中峰值之间的频率间隔应该非常小。然而，这对应于时域中的峰值之间的大的时间间隔，这是因为时域和频域中的间隔彼此成反比。因此，频域中的精细频率梳在时域中需要低脉冲频率。因此，需要一种频率梳生成装置以及用于生成光学频率梳或电频率梳的方法，其能够生成具有高信噪比的精细频率梳。
技术实现思路
本公开的实施例提供了一种频率梳生成装置。频率梳生成装置包括脉冲式光学光源、序列发生器、光接收单元和开关单元。序列发生器被配置为生成重复序列信号并且将重复序列信号至少转发到开关单元。脉冲式光学光源被配置为生成电磁波包。脉冲式光学光源与序列发生器同步。光接收单元被配置为接收电磁波包并将电磁波包转换为电信号。开关单元被配置为基于重复序列信号来控制脉冲式光学光源、控制光接收单元、衰减电磁波包、使电磁波包相移、衰减电信号以及使电信号相移中的至少一个。通过脉冲式光学光源与光接收单元的组合，可以实现高功率水平，这是因为可以以高频率生成独立电磁波包。开关单元改变由频率梳生成装置、特别是脉冲式光学光源生成的电频率梳的属性，以使频域中独立Dirac函数之间的间隔减小，同时仍保持高信噪比。因此，实现了具有高信噪比的精细电频率梳。实际上，由光接收单元接收到的电磁波包对应于光学辐射或者更确切地说是光学波长范围内的电磁波，例如在100nm和1mm之间。其中和下文中，术语“光”应理解为不限于可见光范围，而是还包括红外和紫外频率范围。此外，术语“同步”意味着脉冲式光学光源生成电磁波包的频率(即每个时间间隔的波包数，而不是光频率本身)和每个时间间隔生成的信息片段数(包含在重复序列信号中)具有预定比率，例如一。可替选地或另外地，在波包的生成和信息片段的生成之间存在预定的相位关系。电磁波包的相移和/或电信号的相移对应于在时间上延迟至少一个特定的信号部分。这变得显而易见，这是因为脉冲式光学光源可以生成电磁脉冲，其中脉冲只能在幅度和延迟(相位)方面受到控制。开关单元可以被分配给频率梳生成装置的不同组件，使得开关单元能够直接与光学光源交互。可替选地或另外地，开关单元连接到光接收单元，以便控制光接收单元。可替选地或另外地，当开关单元衰减电磁波包和/或使电磁波包相移时，开关单元被分配给频率梳生成装置的光学部件。可替选地或另外地，当开关单元衰减电信号和/或使电信号相移时，开关单元被分配给频率梳生成装置的电气部件。通常，开关单元基于由序列发生器生成的重复序列信号与相应的组件相互作用。换句话说，基于重复序列信号，开关单元被配置为控制脉冲式光学光源，以控制光接收单元、衰减电磁波包、使电磁波包相移、衰减电信号和/或使电信号相移。出于此目的，开关单元与脉冲式光学光源、光接收单元、频率梳生成装置的光学部件和/或频率梳生成装置的电气部件连接。在根据本公开的一个实施例中，序列发生器被配置为生成伪随机二进制序列。二进制序列可以对应于数字信号。因此，包含在重复序列信号内的独立信息片段是“0”和“1”，或者至少可以映射到这两个值上，其中伪随机地生成独立信息片段的顺序。在预定义的时间间隔之后，可以重复相同的顺序。光接收单元可以是光电二极管。因此，电磁波包以特定的能量有效的方式并且实时地被转换为至少一个电信号。在根据本专利技术的另一实施例中，脉冲式光学光源是光学脉冲式激光器。光学脉冲式激光器能够生成特别短持续时间的高强度电磁波包，从而最佳地近似Dirac梳。例如，序列发生器、光接收单元和开关单元放置在同一芯片或管芯上。提供了一种紧凑的频率梳生成装置，这是因为相应组件、即序列发生器、光接收单元和开关单元位于共同的芯片更确切地说位于共同的管芯上。可选的控制单元也可以位于共同的芯片上或者更确切地说位于共同的管芯上。根据另一方面，脉冲式光学光源和光接收单元经由光纤彼此光学连接。由于光纤，所以脉冲式光学光源和光接收单元不需要完全对准。因此，减少或甚至消除了由于未对准和/或其他扰动引起的强度损失，这继而简化了频率梳生成装置的制造。在本专利技术的一个实施例中，开关单元被配置为控制脉冲式光学光源以针对重复序列信号的至少一个特定当前值生成电磁波包，并且针对重复序列信号的至少一个其他特定当前值不生成电磁波包。当前值对应于重复序列信号的相应实际值。与全光学频率梳相比而言，时域中的所产生的光学频率梳缺少一些齿，这转换为频域中独立Dirac函数之间的较短距离。因此，通过在时域中抵消(cancelout)一些Dirac函数(或者更确切地说不首先生成它们)，实现了精细的光学频率梳，然后由光接收单元将其转换为精细的电频率梳。开关单元可以被配置为控制脉冲式光学光源以针对具有两个可能值中的一个值的二进制序列的每位生成电磁波包，并且针对具有两个可能值中的另一个值的每位不生成电磁波包。例如，开关单元可以控制脉冲式光学光源针对二进制序列中的每个“1”生成光学脉冲，并且针对二进制序列中的每个“0”不生成光学脉冲，反之亦然。根据另一方面，开关单元是连接到光接收单元的电气开关，开关单元定位于光接收单元的下游。因此，开关单元被分配给频率梳生成装置的电气部件。开关单元被配置为基于重复序列信号的当前值而使由光接收单元生成的电信号衰减和/或相移。例如，开关单元被配置为针对至少一个值抵消电脉冲并且针对其他值不改变电脉冲。通过抵消一些电脉冲，生成精细的电频率梳，如上面解释的。特别地，开关单元可以是高带宽电气开关。在本公开的一个实施例中，开关单元是连接到光接收单元的光学开关，开关单元位于光接收单元的上游。因此，开关单元被分配给频率梳生成装置的光学部件。开关单元被配置为基于重复序列信号的当前值而使由脉冲式光学光源生成的电磁波包衰减和/或相移。例如，开关单元被配置为针对至少一个值抵消电磁波包并且针对其他值不改变电磁波包。通过抵消一些电磁波包，生成精细的光学频率梳，如上面解释的。特别地，开关单元可以是高带宽光学开关。在根据本公开的另一实施例中，开关单元被配置为控制光接收单元将接收到的电磁波包转换为具有预定义属性的电信号，其中预定义属性取决于重复序列信号的当前值。因此，改变所产生的电频率梳，使得频域中独立Dirac函数之间的间隔降低，同时仍保持高信噪比。重复序列信号可包括三元序列。因此，独立信息片段是“-1”、“0”和“1”，或者至少可以将实际本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种频率梳生成装置(10)，包括：/n脉冲式光学光源(12)、序列发生器(16)、光接收单元(14)和开关单元(18)，/n所述序列发生器(16)被配置为生成重复序列信号并将所述重复序列信号至少转发到所述开关单元(18)，/n所述脉冲式光学光源(12)被配置为生成电磁波包，并且所述脉冲式光学光源(12)与所述序列发生器(16)同步，/n所述光接收单元(14)被配置为接收所述电磁波包，并且所述光接收单元(14)被配置为将所述电磁波包转换为电信号，/n并且所述开关单元(18)被配置为基于所述重复序列信号来进行以下至少一者：控制所述脉冲式光学光源(12)、控制所述光接收单元(14)、衰减所述电磁波包、使所述电磁波包相移、衰减所述电信号以及使所述电信号相移。/n

【技术特征摘要】
20180919 US 16/135,8081.一种频率梳生成装置(10)，包括：
脉冲式光学光源(12)、序列发生器(16)、光接收单元(14)和开关单元(18)，
所述序列发生器(16)被配置为生成重复序列信号并将所述重复序列信号至少转发到所述开关单元(18)，
所述脉冲式光学光源(12)被配置为生成电磁波包，并且所述脉冲式光学光源(12)与所述序列发生器(16)同步，
所述光接收单元(14)被配置为接收所述电磁波包，并且所述光接收单元(14)被配置为将所述电磁波包转换为电信号，
并且所述开关单元(18)被配置为基于所述重复序列信号来进行以下至少一者：控制所述脉冲式光学光源(12)、控制所述光接收单元(14)、衰减所述电磁波包、使所述电磁波包相移、衰减所述电信号以及使所述电信号相移。


2.根据权利要求1所述的频率梳生成装置(10)，其中，所述序列发生器(16)被配置为生成伪随机二进制序列。


3.根据权利要求1或2所述的频率梳生成装置(10)，其中所述光接收单元(14)是光电二极管和/或其中所述脉冲式光学光源(12)是光学脉冲式激光器。


4.根据前述权利要求中任一项所述的频率梳生成装置(10)，其中，所述序列发生器(16)、所述光接收单元(14)和所述开关单元(18)放置在同一芯片或同一管芯上。


5.根据前述权利要求中任一项所述的频率梳生成装置(10)，其中，所述脉冲式光学光源(12)和所述光接收单元(14)经由光纤彼此光学连接。


6.根据前述权利要求中任一项所述的频率梳生成装置(10)，其中，所述开关单元(18)被配置为控制所述脉冲式光学光源(12)以针对所述重复序列信号的至少一个特定当前值生成电磁波包，并且针对所述重复序列信号的至少一个其他特定当前值不生成电磁波包，特别是其中所述开关单元(18)被配置为控制所述脉冲式光学光源(12)以针对具有两个可能值中的一个值的二进制序列的每位生成电磁波包，并且针对具有所述两个可能值中的另一个值的每位不生成电磁波包。


7.根据前述权利要求中任一项所述的频率梳生成装置(10)，其中，所述开关单元(18)是连接到所述光接收单元(14)的电气开关，所述开关单元(18)定位于所述光接收单元(14)的下游。
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【专利技术属性】
技术研发人员：马提亚斯·鲁恩格勒，格哈德·勒泽尔，雅各布·哈默，
申请(专利权)人：罗德施瓦兹两合股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE