一种确定性单孤子微腔光频梳产生装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术具体涉及一种确定性单孤子微腔光频梳产生装置及方法，用于解决现有技术无法确定性的产生单孤子微腔光频梳。该系统支持慢速调谐单孤子微腔光频梳产生，能够100％概率的产生单孤子微腔光频梳，为未来商用的小型化微腔单孤子源提供技术支持。一种确定性单孤子微腔光频梳产生装置，包括包括窄线宽激光器、光学放大器、光学环形器、偏振控制器、微环谐振腔、光谱仪、示波器、频谱仪；所述窄线宽激光器依次连接光学放大器、光学环形器、偏振控制器和微环谐振腔；所述光谱仪、所述示波器和所述频谱仪分别均与所述微环谐振腔连接。本发明专利技术所提供的装置及其使用方法，可以实现单孤子微腔光频梳100％产生，且支持慢速调谐，具有较高的产生效率。产生效率。产生效率。

【技术实现步骤摘要】
一种确定性单孤子微腔光频梳产生装置及方法


[0001]本专利技术涉及到一种光学频率梳产生系统，具体涉及一种确定性单孤子微腔光频梳产生装置及方法。

技术介绍

[0002]单孤子微腔光频梳在诸多领域有着重要作用，诸如并行大容量光通信、量子光学、高速精密测距、精密光谱测量、频率合成等领域。目前，微腔单孤子光梳通常通过快速扫频、power
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kicking、相位调制、注入锁定、双色激光泵浦等方式产生，并且在多种微环谐振腔也相继实现了单孤子微腔光频梳产生，诸如氮化硅微腔、氮化铝微腔、高折射率差掺杂玻璃微腔等。受限于微腔中强热光效应，上述微腔单孤子光梳产生方法对调谐速度有着较高要求，需要专业人员实现单孤子的产生，并且无法使得微腔单孤子完全确定性产生，微腔单孤子完全确定性产生仍是难题。
[0003]同时单孤子微腔光频梳的激发通常需要经过复杂的演化过程，增加了实验及调试的复杂性，使得单孤子不能自发的确定性产生。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决现有技术无法确定性产生单孤子微腔光频梳的技术问题，提供了一种确定性单孤子微腔光频梳产生装置及方法。该装置支持慢速调谐单孤子微腔光频梳的产生，能够100％概率的产生单孤子微腔光频梳，为未来商用的小型化单孤子微腔光频梳源提供技术支持。
[0005]本专利技术通过优化微腔的波导结构，基于微腔中不同模式耦合效应，实现局部谐振模式的频移，进而增强局部色散，在其局部强色散作用下，单孤子微腔光频梳可以完全确定性产生，且支持从图灵模式直接激发出单孤子微腔光频梳，支持慢速调谐产生单孤子微腔光频梳，为未来高效率集成化光梳提供了新型技术方案，为未来开展基于片上光梳应用奠定基础。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种确定性单孤子微腔光频梳产生装置，其特殊之处在于：包括光谱仪、示波器和频谱仪以及依次连接的窄线宽激光器、光学放大器、光学环形器、偏振控制器和微环谐振腔；
[0008]所述光学放大器用于放大窄线宽激光器输出激光的功率，达到微腔单孤子光频梳产生所需要的功率阈值；光学环形器用于保证功率放大的激光单向传输；所述偏振控制器用于调整光学环形器输出的激光的偏振态模式，使得激光的偏振态模式与待产生的单孤子微腔光频梳产生的偏振态模式相同；微环谐振腔用于产生单孤子光学频率梳；
[0009]所述光谱仪、所述示波器和所述频谱仪均与所述微环谐振腔连接。
[0010]进一步地，所述窄线宽激光器是具有连续可调谐功能或者具有压电调谐波长功能的泵浦光源。
[0011]进一步地，所述光学放大器为半导体型或者光纤型放大器；
[0012]所述光学放大器具体为掺铒光纤型放大器。
[0013]进一步地，所述光学环形器为光纤型环形器。
[0014]进一步地，所述微环谐振腔为任意半导体型微环谐振腔。
[0015]一种确定性单孤子微腔光频梳产生方法，其特殊之处在于，包括如下步骤：
[0016]步骤1)测量微环谐振腔内部的色散，寻找局部色散增强的区域；
[0017]步骤2)设置泵浦光源的工作波长，使得入射至微环谐振腔内的泵浦光源在局部色散增强的区域附近释放光学信息；
[0018]步骤3)设置光学放大器的输出功率，调节偏振控制器的偏振态，使入射到微环谐振腔的光学信息的偏振态模式与待产生的单孤子微腔光频梳产生的偏振态模式相同；
[0019]步骤4)设置泵浦光源的扫频速度，使其发现下降的功率台阶，发现下降的功率台阶后实时调谐泵浦光源的扫频范围，将泵浦光源的波长始终停在功率台阶上；
[0020]步骤5)细调泵浦光源的波长，当示波器监测到单孤子微腔光频梳产生，且光谱仪显示出单孤子微腔光频梳的特征光谱，且频谱仪显示的频谱特性图无噪声特征时，单孤子微腔光频梳产生。
[0021]进一步地，步骤2)中，所述泵浦光源的工作波长设置为1556纳米。
[0022]进一步地，步骤3)中，所述光学放大器的输出功率设置为2.3W。
[0023]进一步地，步骤4)中，所述泵浦光源的扫频速度设置为1nm/s。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果具体如下：
[0025]1、本专利技术与通常单孤子微腔光频梳的产生都是基于快速扫频的技术方案实现，因此可以与目前单孤子微腔光频梳产生方案兼容，可以通过优化微腔结构实现强局部色散产生，具有较大的灵活性。
[0026]2、本专利技术所提供的装置及其使用方法，可以实现单孤子微腔光频梳100％产生，且支持慢速调谐，具有较高的产生效率。
[0027]3、本专利技术所提供的方法，微腔中光梳无需经过复杂过程演化到单孤子微腔光频梳，其只需要经过简单的图灵模式，即可以激发单孤子，方便对单孤子微腔光频梳进行调控。
[0028]4、本专利技术中单孤子微腔光频梳产生时，微腔中功率没有显著变化，其能克服微环谐振腔中的热光效应。
附图说明
[0029]图1为本专利技术的系统结构示意图；
[0030]图2本专利技术实施例中的微环谐振腔色散图；
[0031]图3本专利技术实施例中的微环谐振腔功率图；
[0032]图4本专利技术实施例中的单孤子微腔光频梳特征光谱图；
[0033]图5本专利技术实施例中的单孤子微腔光频梳频谱特性图。
[0034]其中，附图标记具体如下：
[0035]1‑
窄线宽激光器、2
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光学放大器、3
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光学环形器、4
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偏振控制器、5
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微环谐振腔、6
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光谱仪、7
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示波器、8
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频谱仪。
具体实施方式
[0036]结合附图以及具体实施例对本专利技术作进一步说明。
[0037]参见图1，一种确定性单孤子微腔光频梳产生装置，包括单模光纤依次连接的窄线宽激光器1、光学放大器2、光学环形器3、偏振控制器4、微环谐振腔5、光谱仪6、示波器7、频谱仪8。
[0038]其中窄线宽激光器1依次连接光学放大器2、光学环形器3、偏振控制器4和微环谐振腔5。
[0039]微环谐振腔5分别与光谱仪6、示波器7和频谱仪8直接连接。
[0040]该装置中，窄线宽激光器1采用可调谐窄线宽激光器，为光学放大器2提供种子源。具体为一个具有连续可调谐功能的泵浦光源作为信号光源，其线宽为100kHz，输出波长为1556纳米，可以通过仪器接口对其进行控制。其他实施例中也可选用具有压电调谐的功能的激光器。
[0041]光学放大器2具体采用掺铒光纤型放大器，掺铒光纤型放大器将窄线宽激光器1输出的光学信号进行功率放大，使得光学信号的功率能够满足微腔单孤子光频梳的产生所需要的功率阈值条件；功率放大后的光学信号依次进入光学环形器3、偏振控制器4和微环谐振腔5。
[0042]偏振控制器4与光学环形器3为能够承受10W的高功率光学器件。
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种确定性单孤子微腔光频梳产生装置，其特征在于：包括光谱仪(6)、示波器(7)和频谱仪(8)以及依次连接的窄线宽激光器(1)、光学放大器(2)、光学环形器(3)、偏振控制器(4)和微环谐振腔(5)；所述光学放大器(2)用于放大窄线宽激光器(1)输出激光的功率，达到微腔单孤子光频梳产生所需要的功率阈值；光学环形器(3)用于保证功率放大的激光单向传输；所述偏振控制器(4)用于调整光学环形器(3)输出的激光的偏振态模式，使得激光的偏振态模式与待产生的单孤子微腔光频梳产生的偏振态模式相同；微环谐振腔(5)用于产生单孤子光学频率梳；所述光谱仪(6)、所述示波器(7)和所述频谱仪(8)均与所述微环谐振腔(5)连接。2.根据权利要求1所述的一种确定性单孤子微腔光频梳产生装置，其特征在于：所述窄线宽激光器(1)是具有连续可调谐功能或者具有压电调谐波长功能的泵浦光源。3.根据权利要求1或2所述的一种确定性单孤子微腔光频梳产生装置，其特征在于：所述光学放大器(2)为半导体型或者光纤型放大器；所述光学放大器(2)具体为掺铒光纤型放大器。4.根据权利要求3所述的一种确定性单孤子微腔光频梳产生装置，其特征在于：所述光学环形器(3)为光纤型环形器。5.根据权利要求2所述的一种确定性单孤子微腔光频梳产生装置，其特征在于：所述微环谐振腔(5)为任意...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟强，王信宇，王阳，黄龙，赵卫，张文富，
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：