一种连续可调的光频梳重复频率分频方法技术

本发明专利技术提供一种连续可调的光频梳重复频率分频方法，属于光频梳技术领域。本发明专利技术基于光学自成像原理，对于任意光频梳信号源，通过施加时域及频域二阶相位调制，可实现光频梳重复频率分频。本发明专利技术在选定二阶色散介质确定其二阶色散量β2后，以在不改变二阶色散介质提供的二阶色散量的情况下，只需要改变时域二阶相位调制波形一和时域二阶相位调制波形二，即可实现不同分频因子r连续灵活可调；本发明专利技术适用于任意光频梳信号源，通过对其进行时域及频域二阶相位调制，即可实现光频梳重复频率的连续分频，能量效率高，且能够保持原信号的宽带及低噪声特性；实现方法简单。实现方法简单。实现方法简单。

【技术实现步骤摘要】
一种连续可调的光频梳重复频率分频方法


[0001]本专利技术属于光频梳
，涉及一种连续可调的光频梳重复频率分频方法。

技术介绍

[0002]近年来，光频梳凭借其稳定的频域梳齿特性，被广泛应用于光学时钟、精密测量、光通信、微波光子学和天文学等领域。Tara Fortier等人发表在学术杂志《Communications Physics》(《通讯物理》)中的学术论文“20years of developments in optical frequency comb technology and applications”(光频梳技术和应用20年发展)中，综述了目前常见的光频梳生成方法以及能够实现的重复频率范围。其中，常见方案如锁模激光器、微谐振腔光频梳技术等受固定腔长限制，目前仍然很难实现光频梳重复频率的灵活可调。特别地，对于微谐振腔光频梳，其重复频率通常在数十至数百GHz，很难实现MHz～GHz重复频率范围覆盖。
[0003]基于光学自成像原理可以实现对任意光频梳信号源重复频率的分频，其能量效率高且能够保持原有信号的宽带与低噪声特性。Reza Maram等人发表在学术杂志《NatureCommunications》(《自然通讯》)中的学术论文“Noiseless intensity amplification of repetitivesignals by coherent addition using the temporalTalbot effect Mid
‑
infrared dual
‑
comb spectroscopy with electro
‑
opticmodulators”(基于时域塔尔博特效应的相干叠加实现周期信号强度的无噪声放大)中，在放大周期脉冲信号的同时实现了其脉冲重复频率分频。但是该方法在实现不同分频因子时，需要相应改变其所需二阶色散介质的二阶色散量，不利于实际操作。Jinwoo Jeon等人发表在学术杂志《Optics Express》(《光学快讯》)中的学术论文“Programmable passive Talbot optical waveform amplifier”(可编程的Talbot无源光放大器)中，进一步提出了基于固定二阶色散介质实现分频因子可调的方法，但是该方法只能实现有限特定的分频因子，难以实现光频梳重复频率分频因子的连续可调。

技术实现思路

[0004]本专利技术主要针对现有基于光学自成像原理的光频梳重复频率分频方法在不改变二阶色散介质提供的二阶色散量的情况下难以实现分频因子连续可调等问题，提出一种连续可调的光频梳重复频率分频方法。本专利技术基于光学自成像原理，对于任意光频梳信号源，通过施加时域及频域二阶相位调制，可实现光频梳重复频率分频。具有分频因子连续可调、实现方法简单等优点。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种连续可调的光频梳重复频率分频方法，包括以下几个步骤：
[0007]第一步，以任意光频梳信号源作为输入。
[0008]所述的任意光频梳信号源，其产生的光频梳信号重复频率为f0，对应的时域光脉冲重复周期为T0＝1/f0。
[0009]第二步，时域二阶相位调制一。
[0010]对输入光频梳信号施加时域二阶相位调制一，所述的时域二阶相位调制一所涉及的调制波形一为：
[0011][0012]其中，q1为调控参数一，p1为调控参数二，q1、p1均为正整数，n表示第n个脉冲。
[0013]第三步，频域二阶相位调制。
[0014]对经过时域二阶相位调制一的光频梳信号施加频域二阶相位调制，所述的频域二阶相位调制可利用二阶色散介质传输来实现。所述的二阶色散介质所提供的二阶色散量应满足：其中，q2为调控参数三，p2为调控参数四，q2、p2均为正整数。
[0015]光频梳分频因子r由调控参数一q1及调控参数三q2定义为r＝q1/q2，其中r＝2,3,4,
…
。对于任意的分频因子r，为保持二阶色散量|β2|不变，应满足如下等式：|不变，应满足如下等式：因此，可以求得满足上式的调控参数p1、p2、q1、q2。
[0016]第四步，时域二阶相位调制二。
[0017]对经过频域二阶相位调制的光频梳信号施加时域二阶相位调制二，所述的时域二阶相位调制二所涉及的调制波形二为：其中σ与所述的频域二阶相位调制中的二阶色散量β2的关系为：调控参数五s2由调控参数p2及q2根据如下公式获得：
[0018]其中
[0019]第五步，输出分频后的光频梳。
[0020]经过时域二阶相位调制二后输出的光频梳，即为分频后的光频梳，其中分频因子为r。本专利技术的关键之处在于，在选定二阶色散介质确定其二阶色散量β2后，只需要改变时域二阶相位调制波形一和时域二阶相位调制波形二，即可实现不同分频因子r连续可调。
[0021]进一步的，所述的二阶色散介质一般采用色散补偿光纤模块、线性啁啾布拉格光纤光栅等。
[0022]本专利技术的有益效果为：
[0023](1)本专利技术可以在不改变二阶色散介质提供的二阶色散量的情况下，通过改变时域二阶相位调制波形，即可实现分频因子连续灵活可调。
[0024](2)本专利技术适用于任意光频梳信号源，通过对其进行时域及频域二阶相位调制，即
可实现光频梳重复频率的连续分频，实现方法简单，能量效率高，且能够保持原信号的宽带及低噪声特性。
[0025]综上所述，本专利技术突破了基于光学自成像原理的光频梳重复频率分频方法中，难以在不改变二阶色散介质提供的二阶色散量的情况下实现分频因子连续可调等诸多瓶颈限制，在任意光频梳信号源基础上，可实现光频梳重复频率的连续分频，且具有实现方法简单等优点。
附图说明
[0026]图1为本专利技术提供的一种连续可调的光频梳重复频率分频方法的实现流程图。
[0027]图2为本专利技术提供的一种连续可调的光频梳重复频率分频方法具体的实施例结构示意图。
[0028]图3为本专利技术提供的一种连续可调的光频梳重复频率分频方法具体的实施例输出10GHz光频梳时，利用MATLAB产生的光频梳仿真图。图3(a)为重复频率为100GHz的输入光频梳利用MATLAB产生的仿真图；图3(b)为重复频率为10GHz的输出光频梳利用MATLAB产生的仿真图。
[0029]图4为本专利技术提供的一种连续可调的光频梳重复频率分频方法具体的实施例输出10GHz光频梳时，利用MATLAB产生的第一相位调制器的调制波形一仿真图。
[0030]图5为本专利技术提供的一种连续可调的光频梳重复频率分频方法具体的实施例输出10GHz光频梳时，利用MATLAB产生的第二相位调制器的调制波形二仿真图。
[0031]图中：1光频梳信号源，2第一可调光延时线，3第一相位调制器，4色散补偿光纤模块，5第二可调光延时线，6第二相位调制器，7单模光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连续可调的光频梳重复频率分频方法，其特征在于，包括以下几个步骤：第一步，以任意光频梳信号源作为输入；所述的任意光频梳信号源，其产生的光频梳信号重复频率为f0，对应的时域光脉冲重复周期为T0＝1/f0；第二步，时域二阶相位调制一；对输入光频梳信号施加时域二阶相位调制一，时域二阶相位调制一所涉及的调制波形一为：其中，q1为调控参数一，p1为调控参数二，q1、p1均为正整数，n表示第n个脉冲；第三步，频域二阶相位调制；对经过时域二阶相位调制一的光频梳信号施加频域二阶相位调制，频域二阶相位调制可利用二阶色散介质传输来实现；所述的二阶色散介质所提供的二阶色散量应满足：其中，q2为调控参数三，p2为调控参数四，q2、p2均为正整数；光频梳分频因子r由调控参数一q1及调控参数三q2定义为r＝q1/q2，其中r＝2,3,4,
…
；对于任意的分频因子r，...

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