一种光频梳产生系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种光频梳产生系统及方法，所述系统包括：外腔激光器、第一信号源产生和信号处理模块、双平行马赫曾德尔调制器、第一相位调制器、第二信号源产生和信号处理模块和第二相位调制器；外腔激光器产生连续光并发射至马赫曾德尔调制器；第一信号源产生和信号处理模块为马赫曾德尔调制器和第一相位调制器提供信号源并进行信号处理，驱动马赫曾德尔调制器产生第一光频梳以及驱动第一相位调制器对第一光频梳进行频谱展宽，得到第二光频梳；第二相位调制器在第二信号源产生和信号处理模块的驱动下调节第二光频梳的平坦度，得到第三光频梳。本发明专利技术能够获得频率间隔灵活可调、平坦度良好以及稳定性高的光频梳。坦度良好以及稳定性高的光频梳。坦度良好以及稳定性高的光频梳。

【技术实现步骤摘要】
一种光频梳产生系统及方法


[0001]本专利技术涉及光电子和通信
，特别是涉及一种光频梳产生系统及方法。

技术介绍

[0002]为了满足日益增长的通信带宽需求，高质量，大带宽的光学频率梳对于无线频谱资源的有效利用和超宽带通信有非常重要的意义。同时，光频梳在波分复用系统、光频率测量和光任意波形生成等领域有着广泛的应用，在高速大容量相干光通信系统中可作为多波长光源代替激光器阵列，弥补激光器阵列载波同步困难，成本高等劣势，在光通信系统中具有非常广阔的应用前景。
[0003]目前，光频梳的产生主要有以下几种方法，(1)基于锁模激光器产生光频梳，此种方法产生的光频梳的梳齿数目难以控制，梳齿间隔和光频梳平坦度难以调谐。因此，此方案实现成本较高。(2)基于非线性效应法产生光频梳，此种方法主要利用光纤的克尔效应等非线性效应。虽然可以产生梳齿数目较多的光频梳，但实际实验中，光纤的非线性效应操控难度大，受影响因素较多，难以产生平坦稳定的光频梳，并且光频梳的中心波长和频率间隔均不可调。(3)基于微环谐振腔产生光频梳，虽然可以产生100GHz以上大间隔的光频梳，但此方案需要一个由微环和直波导组成的微环谐振腔，系统结构过于复杂，且成本较高。因此，亟需一种能够产生频率间隔灵活可调、平坦度良好以及稳定性高的光频梳的系统及方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种光频梳产生系统及方法，能够产生频率间隔灵活可调、平坦度良好以及稳定性高的光频梳。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]本专利技术提供了一种光频梳产生系统，所述系统包括：外腔激光器、第一信号源产生和信号处理模块、双平行马赫曾德尔调制器、第一相位调制器、第二信号源产生和信号处理模块以及第二相位调制器；
[0007]所述外腔激光器，用于产生连续相干光，并将所述连续相干光发射至所述双平行马赫曾德尔调制器；
[0008]所述第一信号源产生和信号处理模块，分别与所述双平行马赫曾德尔调制器和所述第一相位调制器连接，用于分别为所述双平行马赫曾德尔调制器和所述第一相位调制器提供信号源，并进行信号处理；还用于驱动所述双平行马赫曾德尔调制器以及所述第一相位调制器；
[0009]所述双平行马赫曾德尔调制器，用于在所述连续相干光的照射下以及所述第一信号源产生和信号处理模块的驱动下，产生第一光频梳；
[0010]所述第一相位调制器，与所述双平行马赫曾德尔调制器连接，用于在所述第一信号源产生和信号处理模块的驱动下对所述第一光频梳进行频谱展宽，得到第二光频梳；
[0011]所述第二信号源产生和信号处理模块，用于对所述第二相位调制器进行驱动；
[0012]所述第二相位调制器，分别与所述第一相位调制器和所述第二信号源产生和信号处理模块连接，用于在所述第二信号源产生和信号处理模块的驱动下对所述第二光频梳进行频率偏移，调节所述第二光频梳的平坦度，得到第三光频梳。
[0013]可选地，所述第一信号源产生和信号处理模块包括：第一射频信号源、功分器、第一电放大器、第二电放大器和第三电放大器；
[0014]第一射频信号源，用于产生第一射频信号，并通过调节所述第一射频信号的电压幅度和频率大小来驱动所述双平行马赫曾德尔调制器以及所述第一相位调制器；
[0015]功分器，分别与所述第一射频信号源、所述第一电放大器、所述第二电放大器和所述第三电放大器连接，用于将所述第一射频信号分为三路信号，分别发送至所述第一电放大器、所述第二电放大器和所述第三电放大器；所述三路信号分别为第一路射频信号、第二路射频信号和第三路射频信号；
[0016]所述第一电放大器，与所述双平行马赫曾德尔调制器连接，用于对所述第一路射频信号进行放大，并发送至所述双平行马赫曾德尔调制器的上臂；
[0017]所述第二电放大器，与所述双平行马赫曾德尔调制器连接，用于对所述第二路射频信号进行放大，并发送至所述双平行马赫曾德尔调制器的下臂；
[0018]所述第三电放大器，与所述第一相位调制器连接，用于对所述第三路射频信号进行放大，并发送至所述第一相位调制器。
[0019]可选地，所述第二信号源产生和信号处理模块包括：第二射频信号源和第四电放大器；
[0020]所述第二射频信号源，用于产生第二射频信号，并通过调节所述第二射频信号的频率偏移来驱动所述第二相位调制器；
[0021]所述第四电放大器，分别与所述第二射频信号源和所述第二相位调制器连接，用于对所述第二射频信号进行放大。
[0022]可选地，所述第一光频梳为5～11线光频梳。
[0023]可选地，所述第三光频梳为20线光频梳。
[0024]为实现上述目的，本专利技术还提供了如下方案：
[0025]一种光频梳产生方法，所述方法包括：
[0026]通过外腔激光器产生连续相干光，并将所述连续相干光发射至所述双平行马赫曾德尔调制器；
[0027]通过第一信号源产生和信号处理模块，分别为所述双平行马赫曾德尔调制器和所述第一相位调制器提供信号源，并进行信号处理；还通过所述第一信号源产生和信号处理模块驱动所述双平行马赫曾德尔调制器以及所述第一相位调制器；
[0028]采用双平行马赫曾德尔调制器，在所述连续相干光的照射下以及所述第一信号源产生和信号处理模块的驱动下，产生第一光频梳；
[0029]通过第一相位调制器，在所述第一信号源产生和信号处理模块的驱动下对所述第一光频梳进行频谱展宽，得到第二光频梳；
[0030]通过第二信号源产生和信号处理模块，对所述第二相位调制器进行驱动；
[0031]通过所述第二相位调制器，在所述第二信号源产生和信号处理模块的驱动下对所述第二光频梳进行频率偏移，调节所述第二光频梳的平坦度，得到第三光频梳。
[0032]可选地，所述第一光频梳的表达式为：
[0033][0034]其中，E
DPMZM
(t)表示第一光频梳信号，E
in
(t)表示连续相干光信号，J
n
为n阶第一类贝塞尔函数，为双平行马赫曾德尔调制器的调制指数，f
RF
为第一射频信号源在双平行马赫曾德尔调制器上施加的射频驱动电压的频率，V
RF
为第一射频信号源在双平行马赫曾德尔调制器上施加的射频驱动电压的电压幅值，V
π
为双平行马赫曾德尔调制器的半波电压，为调制器上偏置电压引入的相移，V
biasi
代表双平行马赫曾德尔调制器上下臂的两个子调制器的偏置电压，θ1为第一射频信号源对双平行马赫曾德尔调制器上臂的MZM1引入的相位，θ2为第一射频信号源对双平行马赫曾德尔调制器下臂的MZM2引入的相位，Δθ为双平行马赫曾德尔调制器上下臂的相位差。
[0035]可选地，所述第二光频梳的表达式为：
[0036][0037]其中，E
PM1
(t)为第二光频梳信号，E...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光频梳产生系统，其特征在于，所述系统包括：外腔激光器、第一信号源产生和信号处理模块、双平行马赫曾德尔调制器、第一相位调制器、第二信号源产生和信号处理模块以及第二相位调制器；所述外腔激光器，用于产生连续相干光，并将所述连续相干光发射至所述双平行马赫曾德尔调制器；所述第一信号源产生和信号处理模块，分别与所述双平行马赫曾德尔调制器和所述第一相位调制器连接，用于分别为所述双平行马赫曾德尔调制器和所述第一相位调制器提供信号源，并进行信号处理；还用于驱动所述双平行马赫曾德尔调制以及所述第一相位调制器；所述双平行马赫曾德尔调制器，用于在所述连续相干光的照射下以及所述第一信号源产生和信号处理模块的驱动下，产生第一光频梳；所述第一相位调制器，与所述双平行马赫曾德尔调制器连接，用于在所述第一信号源产生和信号处理模块的驱动下对所述第一光频梳进行频谱展宽，得到第二光频梳；所述第二信号源产生和信号处理模块，用于对所述第二相位调制器进行驱动；所述第二相位调制器，分别与所述第一相位调制器和所述第二信号源产生和信号处理模块连接，用于在所述第二信号源产生和信号处理模块的驱动下对所述第二光频梳进行频率偏移，调节所述第二光频梳的平坦度，得到第三光频梳。2.根据权利要求1所述的光频梳产生系统，其特征在于，所述第一信号源产生和信号处理模块包括：第一射频信号源、功分器、第一电放大器、第二电放大器和第三电放大器；第一射频信号源，用于产生第一射频信号，并通过调节所述第一射频信号的电压幅度和频率大小来驱动所述双平行马赫曾德尔调制器以及所述第一相位调制器；功分器，分别与所述第一射频信号源、所述第一电放大器、所述第二电放大器和所述第三电放大器连接，用于将所述第一射频信号分为三路信号，分别发送至所述第一电放大器、所述第二电放大器和所述第三电放大器；所述三路信号分别为第一路射频信号、第二路射频信号和第三路射频信号；所述第一电放大器，与所述双平行马赫曾德尔调制器连接，用于对所述第一路射频信号进行放大，并发送至所述双平行马赫曾德尔调制器的上臂；所述第二电放大器，与所述双平行马赫曾德尔调制器连接，用于对所述第二路射频信号进行放大，并发送至所述双平行马赫曾德尔调制器的下臂；所述第三电放大器，与所述第一相位调制器连接，用于对所述第三路射频信号进行放大，并发送至所述第一相位调制器。3.根据权利要求1所述的光频梳产生系统，其特征在于，所述第二信号源产生和信号处理模块包括：第二射频信号源和第四电放大器；所述第二射频信号源，用于产生第二射频信号，并通过调节所述第二射频信号的频率偏移来驱动所述第二相位调制器；所述第四电放大器，分别与所述第二射频信号源和所述第二相位调制器连接，用于对所述第二射频信号进行放大。4.根据权利要求1所述的光频梳产生系统，其特征在于，所述第一光频梳为5～11线光频梳。
5.根据权利要求1所述的光频梳产生系统，其特征在于，所述第三光频梳为20线光频梳。6.一种光频梳产生方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：赵峰，闫特钢，李静玲，
申请(专利权)人：西安邮电大学，
类型：发明
国别省市：