一种重复频率可调的双光频梳产生装置和方法制造方法及图纸

一种重复频率可调的双光频梳产生装置和方法，包括光频梳信号源，用于将输入光频梳分为第一光频梳和第二光频梳的光耦合器，第一、第二、第三、第四相位调制器，第一、第二光环形器，频域二阶相位调制模块和单模光纤。光耦合器通过光纤分别与第一、第二相位调制器连接；频域二阶相位调制模块对光脉冲信号施加频域二阶相位调制；第三相位调制器对光脉冲信号施加时域二阶相位调制三；第四相位调制器对光脉冲信号施加时域二阶相位调制四。本发明专利技术的频域二阶相位调制模块的二阶色散参数确定后，通过改变时域二阶相位调制一、二、三、四，可实现第一光频梳输出1与第二光频梳输出2重复频率灵活可调。本发明专利技术具有结构简单、稳定性较高、相干性好等优点。性好等优点。性好等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种重复频率可调的双光频梳产生装置和方法


[0001]本专利技术属于光频梳
，涉及一种重复频率可调的双光频梳产生装置和方法。

技术介绍

[0002]双光频梳信号生成技术凭借其分辨率高、灵敏度高、相干性好等优点，被广泛应用于精密光谱学、双光梳测距、光通信等领域。现有的双光频梳信号生成技术，如通过对两台锁模激光器进行相位锁定、或基于单一谐振腔实现双光频梳产生，仍存在系统结构复杂、重复频率可调谐性差等问题。Ming Yan等人发表在学术杂志《Light：Science&Applications》(《光：科学与应用》)中的学术论文“Mid
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infrared dual
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comb spectroscopy with electro
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opticmodulators”(电光调制器中红外双梳光谱仪)中，提出了基于电光调制连续波的双光频梳产生方法，具有更好的重复频率可调谐性，但受限于调制器带宽，生成双光频梳信号光谱范围较窄，后续需要进行光放大和非线性扩谱等操作，增加了系统的复杂性。

技术实现思路

[0003]本专利技术主要针对传统双光频梳信号生成技术存在的系统结构复杂、重复频率可调谐性差等问题，提出一种重复频率可调的双光频梳产生装置和方法。本专利技术的目的在于提供一种重复频率可调的双光频梳产生装置与方法，通过频域及时域二阶相位调制，基于任意光频梳信号源，可实现重复频率灵活可调的双光频梳输出，具有结构简单、相干性好、能量效率高等优点。
>[0004]为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0005]一种重复频率可调的双光频梳产生装置，所述的双光频梳产生装置包括光频梳信号源1、光耦合器2、第一相位调制器3、第二相位调制器4、第一光环形器5、第二光环形器6、频域二阶相位调制模块7、第三相位调制器8、第四相位调制器9和单模光纤10(包括光纤链路10a、10b)。所述的光频梳信号源1可以是任意能够产生某一特定重复频率光频梳的信号源，用于产生输入光频梳；所述的光耦合器2用于按照任意功率分配比例将输入光频梳分成两个部分，分别用于产生第一光频梳和第二光频梳，光耦合器2通过单模光纤10分别与第一相位调制器3、第二相位调制器4连接；所述的第一相位调制器3用于对输入光频梳施加时域二阶相位调制一；所述的第二相位调制器4用于对输入光频梳施加时域二阶相位调制二；所述的第一光环形器5用于连接第一相位调制器3、频域二阶相位调制模块7以及第三相位调制器8；所述的第二光环形器6用于连接第二相位调制器4、频域二阶相位调制模块7以及第四相位调制器9；所述的频域二阶相位调制模块7基于二阶色散介质提供的二阶色散量，用于对第一光环形器5输出的光脉冲信号及第二光环形器6输出的光脉冲信号施加频域二阶相位调制；所述的第三相位调制器8用于对第一光环形器5输出的光脉冲信号施加时域二阶相位调制三；所述的第四相位调制器9用于对第二光环形器6输出的光脉冲信号施加时域二阶相位调制四。其中：第一光环形器5包括第一端口5a、第二端口5b、第三端口5c三个端口，
第二光环形器6包括第一端口6a、第二端口6b、第三端口6c三个端口，频域二阶相位调制模块7包括第一端口7a、第二端口7b两个端口。所述的第一光环形器5具有以下特性：经第一相位调制器3后的光脉冲信号从第一端口5a输入第一光环形器5，经第二端口5b输出；经频域二阶相位调制模块7后的光脉冲信号从第二端口5b输入第一光环形器5，经第三端口5c输出。所述的第二光环形器6具有以下特性：经第二相位调制器4后的光脉冲信号从第一端口6a输入第二光环形器6，经第二端口6b输出；经频域二阶相位调制模块7后的光脉冲信号从第二端口6b输入第二光环形器6，经第三端口6c输出。所述的频域二阶相位调制模块7具有以下两种工作模式，第一工作模式：光脉冲信号从第一端口7a(或第二端口7b)输入频域二阶相位调制模块7，经过频域二阶相位调制后，由第二端口7b(或第一端口7a)输出；第二工作模式：光脉冲信号从第一端口7a(或第二端口7b)输入频域二阶相位调制模块7，经过频域二阶相位调制后，由第一端口7a(或第二端口7b)输出。
[0006]进一步地，对于所述的第一工作模式，所述的光频梳信号源1产生的输入光频梳，经光耦合器2后，按照一定的功率分配比例分为两部分，分为两路继续传输。其中第一路光脉冲信号经过光纤链路10a，由所述的第一相位调制器3将调制波形一调制到其相位上，实现对光脉冲信号的时域二阶相位调制一。经过时域二阶相位调制一后的光脉冲信号经第一端口5a进入所述的第一光环形器5，由第二端口5b输出后，通过第一端口7a进入所述的频域二阶相位调制模块7，由第二端口7b输出，实现对光脉冲信号的频域二阶相位调制。由第二端口7b输出的光脉冲信号经第二端口6b进入所述的第二光环形器6，经第三端口6c输出后，由所述的第四相位调制器9将调制波形四调制到其相位上，实现对光脉冲信号的时域二阶相位调制四，完成第一光频梳输出1。类似地，所述的光耦合器2分出的第二路光脉冲信号经过光纤链路10b，由所述的第二相位调制器4将调制波形二调制到其相位上，实现对光脉冲信号的时域二阶相位调制二。经过时域二阶相位调制二后的光脉冲信号经第一端口6a进入所述的第二光环形器6，由第二端口6b输出后，通过第二端口7b进入所述的频域二阶相位调制模块7，由第一端口7a输出，实现对光脉冲信号的频域二阶相位调制。由第一端口7a输出的光脉冲信号经第二端口5b进入所述的第一光环形器5，经第三端口5c输出后，由所述的第三相位调制器8将调制波形三调制到其相位上，实现对光脉冲信号的时域二阶相位调制三，完成第二光频梳输出2。本专利技术的关键之处在于，频域二阶相位调制模块7的二阶色散参数确定后，通过改变时域二阶相位调制一、时域二阶相位调制二、时域二阶相位调制三与时域二阶相位调制四，可以实现第一光频梳输出1与第二光频梳输出2重复频率灵活可调。
[0007]进一步地，对于所述的第二工作模式，所述的光频梳信号源1产生的输入光频梳，经光耦合器2后，按照一定的功率分配比例分为两部分，分为两路继续传输。其中第一路光脉冲信号经过光纤链路10a，由所述的第一相位调制器3将调制波形一调制到其相位上，实现对光脉冲信号的时域二阶相位调制一。经过时域二阶相位调制一后的光脉冲信号经第一端口5a进入所述的第一光环形器5，由第二端口5b输出后，通过第一端口7a进入所述的频域二阶相位调制模块7，由第一端口7a输出，实现对光脉冲信号的频域二阶相位调制。由第一端口7a输出的光脉冲信号经第二端口5b进入所述的第一光环形器5，经第三端口5c输出后，由所述的第三相位调制器8将调制波形三调制到其相位上，实现对光脉冲信号的时域二阶相位调制三，完成第二光频梳输出2。类似地，所述的光耦合器2分出的第二路光脉冲信号经过光纤链路10b，由所述的第二相位调制器4将调制波形二调制到其相位上，实现对光脉冲
信号的时域二阶相位调制二。经过时域二阶相位调制二后的光脉冲信号经第一端口6a进入所述的第二光环形器6，由第二端本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种重复频率可调的双光频梳产生装置，其特征在于，所述的双光频梳产生装置包括光频梳信号源(1)、光耦合器(2)、第一相位调制器(3)、第二相位调制器(4)、第一光环形器(5)、第二光环形器(6)、频域二阶相位调制模块(7)、第三相位调制器(8)、第四相位调制器(9)和单模光纤(10)，其中单模光纤(10)包括光纤链路(10a)、(10b)；所述的光频梳信号源(1)是任意能够产生某一特定重复频率光频梳的信号源，用于产生输入光频梳；所述的光耦合器(2)用于按照任意功率分配比例将输入光频梳分成两个部分，分别用于产生第一光频梳和第二光频梳，光耦合器(2)通过单模光纤(10)分别与第一相位调制器(3)、第二相位调制器(4)连接；所述的第一相位调制器(3)用于对输入光频梳施加时域二阶相位调制一；所述的第二相位调制器(4)用于对输入光频梳施加时域二阶相位调制二；所述的第一光环形器(5)用于连接第一相位调制器(3)、频域二阶相位调制模块(7)以及第三相位调制器(8)；所述的第二光环形器(6)用于连接第二相位调制器(4)、频域二阶相位调制模块(7)以及第四相位调制器(9)；所述的频域二阶相位调制模块(7)基于二阶色散介质提供的二阶色散量，用于对第一光环形器(5)输出的光脉冲信号及第二光环形器(6)输出的光脉冲信号施加频域二阶相位调制；所述的第三相位调制器(8)用于对第一光环形器(5)输出的光脉冲信号施加时域二阶相位调制三；所述的第四相位调制器(9)用于对第二光环形器(6)输出的光脉冲信号施加时域二阶相位调制四；所述的第一光环形器(5)包括第一端口(5a)、第二端口(5b)、第三端口(5c)三个端口，第二光环形器(6)包括第一端口(6a)、第二端口(6b)、第三端口(6c)三个端口，频域二阶相位调制模块(7)包括第一端口(7a)、第二端口(7b)两个端口；所述的第一光环形器(5)特性为：经第一相位调制器(3)后的光脉冲信号从第一端口(5a)输入第一光环形器(5)，经第二端口(5b)输出；经频域二阶相位调制模块(7)后的光脉冲信号从第二端口(5b)输入第一光环形器(5)，经第三端口(5c)输出；所述的第二光环形器(6)特性为：经第二相位调制器(4)后的光脉冲信号从第一端口(6a)输入第二光环形器(6)，经第二端口(6b)输出；经频域二阶相位调制模块(7)后的光脉冲信号从第二端口(6b)输入第二光环形器(6)，经第三端口(6c)输出；所述的频域二阶相位调制模块(7)具有以下两种工作模式，第一工作模式：光脉冲信号从第一端口(7a)或第二端口(7b)输入频域二阶相位调制模块(7)，经过频域二阶相位调制后，由第二端口(7b)或第一端口(7a)输出；第二工作模式：光脉冲信号从第一端口(7a)或第二端口(7b)输入频域二阶相位调制模块(7)，经过频域二阶相位调制后，由第一端口(7a)或第二端口(7b)输出。2.根据权利要求1所述的一种重复频率可调的双光频梳产生装置，其特征在于，对于所述的第一工作模式，所述的光频梳信号源(1)产生的输入光频梳，经光耦合器(2)后分为两路继续传输；其中第一路光脉冲信号经过光纤链路(10a)，由第一相位调制器(3)将调制波形一调制到其相位上，实现对光脉冲信号的时域二阶相位调制一；经过时域二阶相位调制一后的光脉冲信号经第一端口(5a)进入所述的第一光环形器(5)，由第二端口(5b)输出后，通过第一端口(7a)进入所述的频域二阶相位调制模块(7)，由第二端口(7b)输出，实现对光脉冲信号的频域二阶相位调制；由第二端口(7b)输出的光脉冲信号经第二端口(6b)进入所述的第二光环形器(6)，经第三端口(6c)输出后，由所述的第四相位调制器(9)将调制波形四调制到其相位上，实现对光脉冲信号的时域二阶相位调制四，完成第一光频梳输出1；类
似地，所述的光耦合器(2)分出的第二路光脉冲信号经过光纤链路(10b)，由第二相位调制器(4)将调制波形二调制到其相位上，实现对光脉冲信号的时域二阶相位调制二；经过时域二阶相位调制二后的光脉冲信号经第一端口(6a)进入所述的第二光环形器(6)，由第二端口(6b)输出后，通过第二端口(7b)进入所述的频域二阶相位调制模块(7)，由第一端口(7a)输出，实现对光脉冲信号的频域二阶相位调制；由第一端口(7a)输出的光脉冲信号经第二端口(5b)进入所述的第一光环形器(5)，经第三端口(5c)输出后，由所述的第三相位调制器(8)将调制波形三调制到其相位上，实现对光脉冲信号的时域二阶相位调制三，完成第二光频梳输出2。3.根据权利要求1所述的一种重复频率可调的双光频梳产生装置，其特征在于，对于所述的第二工作模式，所述的光频梳信号源(1)产生的输入光频梳，经光耦合器(2)后分为两路继续传输；其中第一路光脉冲信号经过光纤链路(10a)，由第一相位调制器(3)将调制波形一调制到其相位上，实现对光脉冲信号的时域二阶相位调制一；经过时域二阶相位调制一后的光脉冲信号经第一端口(5a)进入所述的第一光环形器(5)，由第二端口(5b)输出后，通过第一端口(7a)进入所述的频域二阶相位调制模块(7)，由第一端口(7a)输出，实现对光脉冲信号的频域二阶相位调制；由第一端口(7a)输出的光脉冲信号经第二端口(5b)进入所述的第一光环形器(5)，经第三端口(5c)输出后，由所述的第三相位调制器(8)将调制波形三调制到其相位上，实现对光脉冲信号的时域二阶相位调制三，完成第二光频梳输出2；类似地，所述的光耦合器(2)分出的第二路光脉冲信号经过光纤链路(10b)，由所第二相位调制器(4)将调制波形二调制到其相位上，实现对光脉冲信号的时域二阶相位调制二；经过时域二阶相位调制二后的光脉冲信号经第一端口(6a)进入所述的第二光环形器(6)，由第二端口(6b)输出后，通过第二端口(7b)进入所述的频域二阶相位调制模块(7)，由第二端口(7b)输出，实现对光脉冲信号的频域二阶相位调制；由第二端口(7b)输出的光脉冲信号经第二端口(6b)进入所述的第二光环形器(6)，经第三端口(6c)输出后，由所述的第四相位调制器(9)将调制波形四调制到其相位上，实现对光脉冲信号的时域二阶相位调制四，完成第一光频梳输出1；所述的频域二阶相位调制模块(7)的二阶色散参数确定后，通过改变时域二阶相位调制一、时域二阶相位调制二、时域二阶相位调制三与时域二阶相位调制四，可以实现第一光频梳输出1与第二光频梳输出2重复频率灵活可调。4.根据权利要求1
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3任一所述的一种重复频率可调的双光频梳产生装置，其特征在于，所述的频域二阶相位调制模块(7)的二阶色散参数确定后，通过改变时域二阶相位调制一、时...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓洲，李博，周晓清，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：