本公开提出了一种适用于产生频率稳定的微腔光学频率梳的装置，包括：光源部，被配置为发射光束；分束装置，被配置为将光源部发射的光束分为多束第一光束传输；光源频率确定单元，与分束装置的第一输出口连接，基于光源频率确定单元内的原子对第一光束的吸收确定调节频率，光源部基于调节频率调节发射第二光束的频率；谐振微腔，与光源频率确定单元连接，第二光束在谐振微腔内产生第一微腔光学频率梳；调制单元，设置在分束装置的第二输出口与谐振微腔之间，被配置为基于第一微腔光学频率梳的重复频率将第二光束调制为带有重复频率信息的第三光束，第三光束在谐振微腔内产生第二微腔光学频率梳。腔光学频率梳。腔光学频率梳。
【技术实现步骤摘要】
适用于产生频率稳定的微腔光学频率梳的装置及方法
[0001]本公开涉及微腔光学频率梳
，尤其涉及一种适用于产生频率稳定的微腔光学频率梳的装置及方法。
技术介绍
[0002]光学频率梳在频域上表现为一系列等间隔的频率梳齿实现覆盖其频率范围内所有波长的直接锁定，并且可以溯源至微波频率标准。光学频率梳主要有锁模激光光学频率梳、电光光学频率梳、量子级联激光光学频率梳和微腔光学频率梳几种类型。其中，微腔光学频率梳具有可集成、低功耗、高重复频率和宽波段等特点，在相干光通讯、精密光谱学和光学测距等领域有着重要的应用价值。
[0003]如何精确地调控和稳定光频梳的频谱对于应用微腔光学频率梳至关重要，微腔光学频率梳的频谱通常由重复频率和偏移频率决定，但偏移频率的获取较为困难并且对于频谱展宽的要求较高。另一方面，现有的调控和稳定光频梳频谱的方案需要体积较为庞大的参考系统，不利于小型化。
技术实现思路
[0004]为至少部分地克服上述提及的至少一种或者其它专利技术的技术缺陷，本公开的至少一种实施例提出了一种适用于产生频率稳定的微腔光学频率梳的装置及方法，通过设置光源频率确定单元和调制单元可以输出频率稳定的微腔光学频率梳，并且光频梳梳齿频率可以由原子跃迁线直接确定。
[0005]根据本专利技术的一个方面，提供了一种适用于产生频率稳定的微腔光学频率梳的装置，包括：光源部，被配置为发射光束；分束装置，被配置为将所述光源部发射的光束分为多束第一光束传输；光源频率确定单元，与所述分束装置的第一输出口连接，基于所述光源频率确定单元内的原子对所述第一光束的吸收确定调节频率，所述光源部基于所述调节频率调节发射第二光束的频率；谐振微腔，与所述光源频率确定单元连接，所述第二光束在所述谐振微腔内产生第一微腔光学频率梳；以及调制单元，设置在所述分束装置的第二输出口与所述谐振微腔之间，被配置为基于所述第一微腔光学频率梳的重复频率将所述第二光束调制为带有所述重复频率信息的第三光束，所述第三光束在所述谐振微腔内产生第二微腔光学频率梳。
[0006]在一些实施例中，所述光源频率确定单元包括：倍频晶体，与所述分束装置的第一输出口连接，被配置为对所述第一光束进行频率转换以使所述转换后的第一光束的波长与所述原子的跃迁能级匹配；原子气室，与所述倍频晶体连接，所述频率转换后的第一光束经过所述原子气室中的所述原子吸收后射出；光电探测器，被配置为将所述被原子气室中的原子吸收后的第一光束的光信号转化为电信号；以及反馈系统，与所述光电探测器连接，被配置为基于所述电信号计算误差信号并基于所述误差信号确定所述调节频率。
[0007]在一些实施例中，所述调制单元包括：电光调制器，设置在所述分束装置的第二输
出口与所述谐振微腔之间，被配置为对所述第二光束调制；以及微波源，与所述电光调制器连接，被配置为对所述电光调制器调制，其中，基于所述第一微腔光学频率梳的重复频率设置所述微波源的调制信号频率，以使经所述电光调制器调制后得到的所述第三光束带有所述第一微腔光学频率梳的重复频率信息。
[0008]在一些实施例中，还包括：多个传输单元，所述第三光束通过所述传输单元单向射入所述谐振微腔中；以及辅助单元，与所述谐振微腔连接，被配置为发射辅助光束，以使在所述谐振微腔内产生微腔光学频率梳的情况下平衡热效应。
[0009]在一些实施例中，所述辅助光束通过所述传输单元单向射入所述谐振微腔中。
[0010]在一些实施例中，所述多个传输单元包括：光纤偏振控制器，设置在所述光源部和/或所述辅助单元与所述谐振微腔之间，被配置为控制所述第三光束和/或所述辅助光束的偏振；以及光纤隔离器，与所述光纤偏振控制器连接，被配置为使所述第三光束和/或所述辅助光束单向射入所述谐振微腔中。
[0011]在一些实施例中，所述多个传输单元还包括：光纤放大器，一端与所述光源部和/或所述辅助单元连接，另一端与所述光纤偏振控制器连接，所述光纤放大器被配置为将所述第三光束和/或所述辅助光束的功率放大。
[0012]在一些实施例中，所述反馈系统包括：示波器，被配置为基于所述电信号得到所述原子的饱和吸收谱线；调制解调器，基于所述饱和吸收谱线中的吸收峰获得所述误差信号；以及比例
‑
积分
‑
微分反馈装置，基于所述误差信号确定所述调节频率。
[0013]在一些实施例中，所述原子气室为铷原子气室。
[0014]根据本专利技术的另一个方面，提供了一种利用上述装置的产生频率稳定的微腔光学频率梳的方法，包括：将所述第一光束射入所述光源频率确定单元后，通过基于原子对所述第一光束的吸收确定所述调节频率，以使所述第二光束的频率保持在预设范围内；基于由所述第二光束在所述谐振微腔内产生的第一微腔光学频率梳的重复频率将所述第二光束调制为带有所述重复频率信息的第三光束；以及所述第三光束射入所述谐振微腔并通过注入锁定过程将重复频率锁定，在所述谐振微腔内产生第二微腔光学频率梳。
[0015]根据本公开实施例的适用于产生频率稳定的微腔光学频率梳的装置及方法，通过设置光源频率确定单元可以实现将激光器发射的光束的频率稳定锁定到原子的跃迁能级上，锁定到原子的跃迁能级上的第二光束在谐振微腔内可以产生中心频率稳定的第一微腔光学频率梳。通过设置调制单元可以将第一微腔光学频率梳的重复频率调制到第二光束上形成第三光束，由于调制后得到的第三光束具有与第一微腔光频梳相似的频率分量，因此，在将第三光束注入到第一微腔光学频率梳上后，可以通过注入锁定过程实现稳定第一微腔光学频率梳的重复频率的目的。因此，通过将第三光束注入到第一微腔光学频率梳后，可以在谐振微腔内可以形成具有频率稳定梳齿的第二微腔光学频率梳；另外，形成的第二微腔光学频率梳的每一根梳齿的频域都可以由原子的跃迁频率直接确定，进而可以避免设置多个反馈系统和多个额外参考光源，简化系统的复杂度，同时可以避免对于偏移频率的探测，减小对于光频梳系统频谱展宽的要求，可以拓展到更多微腔光频梳体系中。
附图说明
[0016]图1示意性示出了根据本公开实施例的适用于产生频率稳定的微腔光学频率梳的
装置的原理图；
[0017]图2示意性示出了根据本公开实施例的适用于产生频率稳定的微腔光学频率梳的装置的将谐振微腔封装后的剖视图；
[0018]图3示意性示出了根据本公开实施例的利用上述装置产生频率稳定的微腔光学频率梳的方法流程图；以及
[0019]图4示意性示出了根据本公开实施例的利用上述方法产生的频率稳定的微腔光学频率梳示意图。
[0020]附图标记说明
[0021]1：光源部；
[0022]2：分束装置；
[0023]3：光源频率确定单元；
[0024]31：倍频晶体；
[0025]32：原子气室；
[0026]33：光电探测器；
[0027]34：反馈系统；
[0028]4：谐振微腔；
[0029]5：调制单元；
[0030本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种适用于产生频率稳定的微腔光学频率梳的装置，包括：光源部，被配置为发射光束；分束装置，被配置为将所述光源部发射的光束分为多束第一光束传输；光源频率确定单元，与所述分束装置的第一输出口连接，基于所述光源频率确定单元内的原子对所述第一光束的吸收确定调节频率，所述光源部基于所述调节频率调节发射第二光束的频率；谐振微腔，与所述光源频率确定单元连接，所述第二光束在所述谐振微腔内产生第一微腔光学频率梳；以及调制单元，设置在所述分束装置的第二输出口与所述谐振微腔之间，被配置为基于所述第一微腔光学频率梳的重复频率将所述第二光束调制为带有所述重复频率信息的第三光束，所述第三光束在所述谐振微腔内产生第二微腔光学频率梳。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光源频率确定单元包括：倍频晶体，与所述分束装置的第一输出口连接，被配置为对所述第一光束进行频率转换以使所述转换后的第一光束的波长与所述原子的跃迁能级匹配；原子气室，与所述倍频晶体连接，所述频率转换后的第一光束经过所述原子气室中的所述原子吸收后射出；光电探测器，被配置为将所述被原子气室中的原子吸收后的第一光束的光信号转化为电信号；以及反馈系统，与所述光电探测器连接，被配置为基于所述电信号计算误差信号并基于所述误差信号确定所述调节频率。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述调制单元包括：电光调制器，设置在所述分束装置的第二输出口与所述谐振微腔之间，被配置为对所述第二光束调制；以及微波源，与所述电光调制器连接，被配置为对所述电光调制器调制，其中，基于所述第一微腔光学频率梳的重复频率设置所述微波源的调制信号频率，以使经所述电光调制器调制后得到的所述第三光束带有所述第一微腔光学频率梳的重复频率信息。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：多个传输单元，所述第三光束通过所述传输单元单向射入所述谐振微腔中；以...
【专利技术属性】
技术研发人员：董春华，牛睿，万帅，张文富，郭光灿，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。