一种光学频率梳产生系统技术方案

本实用新型专利技术实施例公开了一种光学频率梳产生系统。光学频率梳产生系统包括泵浦源、耦合结构和光力微腔；泵浦源用于提供泵浦光；耦合结构用于将泵浦光耦合入光力微腔；光力微腔包括光学模式和力学模式；泵浦光在光力微腔中激发光学模式；光学模式与力学模式耦合，产生动力学反作用；动力学反作用驱动力学模式，产生光学边带，输出光学频率梳；泵浦光与光力微腔处于大蓝失谐状态，耦合结构与光力微腔处于过耦合状态，大蓝失谐状态为泵浦光频率与光学模式共振频率之差大于力学模式共振频率的十倍，过耦合状态为光学模式损耗速率与力学模式共振频率处于同一量级。本实用新型专利技术的技术方案，可产生用于芯片集成的高性能、宽带宽、低重频光学频率梳。频光学频率梳。频光学频率梳。

【技术实现步骤摘要】
一种光学频率梳产生系统


[0001]本技术实施例涉及微纳光学器件技术，尤其涉及一种光学频率梳产生系统。

技术介绍

[0002]光学频率梳在现代光学测量、高精度光谱学、光学原子钟、微波光子学等领域有着重要应用。
[0003]通常情况下，光学频率梳可以利用锁模飞秒激光器、电光调制或者克尔非线性产生。与传统的锁模飞秒激光器实现光学频率梳相比，电光调制或者克尔非线性虽然能够在微腔中实现光学频率梳，从而实现微小型化乃至芯片集成，但这些微腔光学频率梳重复频率高(GHz至THz)，大大限制了其在高分辨率光谱学、有效分子激发、量子光学、超窄谱宽锁模脉冲产生等领域的应用。而实现低重复频率微腔光学频率梳传统上受限于尺寸，例如，此前克尔光梳最低重复频率为1.859GHz，产生于35mm大直径微盘腔样品，而更低重频则需要更大样品。迄今为止，未有一种合适的产生＜GHz重频宽带宽、高效率、高相干性、光谱平坦、并适用于各个波段的微腔光学频率梳的方案。

技术实现思路

[0004]本技术实施例提供一种光学频率梳产生系统，以产生可以用于芯片集成的高性能、宽带宽、低重频(＜GHz)光学频率梳。
[0005]本技术实施例提供一种光学频率梳产生系统，包括泵浦源、耦合结构和光力微腔；
[0006]所述泵浦源用于提供泵浦光，所述泵浦光耦合入所述耦合结构；
[0007]所述耦合结构用于将所述泵浦光耦合入所述光力微腔；
[0008]所述光力微腔集成于一基片衬底上，所述光力微腔包括光学模式和力学模式；
[0009]所述泵浦光在所述光力微腔中激发所述光学模式；
[0010]所述光学模式与所述力学模式耦合，产生动力学反作用；
[0011]所述动力学反作用驱动所述力学模式，产生光学边带，输出光学频率梳；
[0012]其中，所述泵浦光与所述光力微腔处于大蓝失谐状态，所述耦合结构与所述光力微腔处于过耦合状态，所述大蓝失谐状态为泵浦光频率与光学模式共振频率之差大于力学模式共振频率的十倍，所述过耦合状态为光学模式损耗速率与所述力学模式共振频率处于同一量级。
[0013]可选的，还包括偏振控制器，所述偏振控制器位于所述泵浦源和所述耦合结构之间，所述偏振控制器用于调节所述泵浦光的偏振方向。
[0014]可选的，还包括分束器、光电探测器、示波器以及光谱仪；
[0015]从所述光力微腔延伸出的所述耦合结构的输出端与所述分束器的输入端连接，所述分束器的第一输出端与所述光电探测器连接，所述光电探测器与所述示波器连接，所述分束器的第二输出端与所述光谱仪连接；
[0016]所述示波器用于输出所述光电探测器探测的时域波形，所述光谱仪用于测量所述分束器的第二输出端的输出光谱。
[0017]可选的，所述泵浦源包括波长可调的激光器。
[0018]可选的，所述泵浦源包括固定波长的激光器。
[0019]可选的，所述光力微腔包括回音壁模式光力微腔，所述光学模式和所述光力微腔本身的力学模式耦合。
[0020]可选的，所述光力微腔包括驻波模式光力微腔，所述驻波模式光力微腔内设置有微纳结构、膜状结构、光子晶体、声子晶体或振动原子云；
[0021]所述光学模式和所述光力微腔内物体的力学模式耦合。
[0022]可选的，所述光学频率梳的重复频率由所述力学模式共振频率决定，所述力学模式共振频率位于kHz、MHz或GHz量级。
[0023]可选的，所述耦合结构与所述光力微腔集成于同一基片衬底上。
[0024]本技术实施例提供的光学频率梳产生系统，包括泵浦源、耦合结构和光力微腔；泵浦源用于提供泵浦光，泵浦光耦合入耦合结构；耦合结构用于将泵浦光耦合入光力微腔；光力微腔集成于一基片衬底上，光力微腔包括光学模式和力学模式；泵浦光在光力微腔中激发光学模式；光学模式与力学模式耦合，产生动力学反作用；动力学反作用驱动力学模式，产生光学边带，输出光学频率梳；其中，泵浦光与光力微腔处于大蓝失谐状态，耦合结构与光力微腔处于过耦合状态，大蓝失谐状态为泵浦光频率与光学模式共振频率之差大于力学模式共振频率的十倍，过耦合状态为光学模式损耗速率与力学模式共振频率处于同一量级。通过泵浦源提供泵浦光，通过耦合结构将泵浦光耦合入光力微腔，光力微腔包括光学模式和力学模式，泵浦光在光力微腔中传输时与力学模式耦合，当泵浦光与光力微腔处于大蓝失谐状态，耦合结构与光力微腔处于过耦合状态时，光学模式与力学模式耦合产生动力学反作用；动力学反作用驱动力学模式，产生光学边带，从而输出光学频率梳；通过利用集成于一基片衬底上的光力微腔，可以实现芯片集成；大蓝失谐状态和过耦合状态可以提高光学频率梳带宽、效率以及光谱平坦度，可以抑制光力混沌现象；本实施例提供的光学频率梳产生系统可以产生可以用于芯片集成的高性能、宽带宽、低重频(＜GHz)光学频率梳。
附图说明
[0025]图1是本技术实施例提供的一种光学频率梳产生系统的结构示意图；
[0026]图2是本技术实施例提供的另一种光学频率梳产生系统的结构示意图；
[0027]图3是本技术实施例提供的又一种光学频率梳产生系统的结构示意图；
[0028]图4～图9分别是本技术实施例提供的一种光力微腔的结构示意图；
[0029]图10是本技术实施例提供的一种光学频率梳产生方法的流程示意图；
[0030]图11是本技术实施例产生的一种光学频率梳的示波器波形示意图；
[0031]图12是本技术实施例产生的一种光学频率梳的光谱示意图；
[0032]图13是本技术实施例中梳齿数量与泵浦功率关系示意图；
[0033]图14是本技术实施例产生的另一种光学频率梳的示波器波形示意图；
[0034]图15是本技术实施例产生的另一种光学频率梳的光谱示意图；
[0035]图16是本技术实施例提供的一种光学频率梳产生系统的原理示意图。
具体实施方式
[0036]下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本技术，而非对本技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分而非全部结构。
[0037]在本技术实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本技术。需要注意的是，本技术实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本技术实施例的限定。此外在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件被形成在另一个元件“上”或“下”时，其不仅能够直接形成在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接形成在另一元件“上”或者“下”。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学频率梳产生系统，其特征在于，包括泵浦源、耦合结构和光力微腔；所述泵浦源用于提供泵浦光，所述泵浦光耦合入所述耦合结构；所述耦合结构用于将所述泵浦光耦合入所述光力微腔；所述光力微腔集成于一基片衬底上，所述光力微腔包括光学模式和力学模式；所述泵浦光在所述光力微腔中激发所述光学模式；所述光学模式与所述力学模式耦合，产生动力学反作用；所述动力学反作用驱动所述力学模式，产生光学边带，输出光学频率梳；其中，所述泵浦光与所述光力微腔处于大蓝失谐状态，所述耦合结构与所述光力微腔处于过耦合状态，所述大蓝失谐状态为泵浦光频率与光学模式共振频率之差大于力学模式共振频率的十倍，所述过耦合状态为光学模式损耗速率与所述力学模式共振频率处于同一量级。2.根据权利要求1所述的光学频率梳产生系统，其特征在于，还包括偏振控制器，所述偏振控制器位于所述泵浦源和所述耦合结构之间，所述偏振控制器用于调节所述泵浦光的偏振方向。3.根据权利要求1所述的光学频率梳产生系统，其特征在于，还包括分束器、光电探测器、示波器以及光谱仪；从所述光力微腔延伸出的所述耦合结构的输出端与所述分束器的输入端连接，所述分束器的第一输出端与所述光电探测器连接，所述光...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁舒林，姜校顺，胡勇，肖敏，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：新型
国别省市：