一种宽且平坦的可调谐光学频率梳产生方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光学频率梳产生技术领域，特别是涉及一种宽且平坦的可调谐光学频率梳的产生技术。
【背景技术】
[0002 ]光学频率梳(OFC)是一种能够发射离散的、等间距频率光的光源，其光谱形状如同梳子。光学频率梳实现了微波频标与光学频率的直接连接，极大地促进了时间、频率、波长及其有关的各种物理量的精密测量。除此之外，光学频率梳在超级激光器、超灵敏化学探测器、长途通信等领域也有着广泛的应用。
[0003]光学频率梳的产生一直是国内外学者研究的热点，其产生方法大致可以分为四类:外调制器法、微环谐振腔法、光电谐振器法和光学非线性效应法。其中，基于外调制器的OFC产生方法具有结构简单、易于调谐和性能稳定等优点，成为广大学者的首选。
[0004]但是，基于外调制器法产生的0FC，往往需要射频(RF)信号源作为驱动信号向调制器提供特定频率的电压，然而因为RF信号源的价格比较昂贵，所以增加了实验成本。除此之夕卜，基于外调制器产生的0FC，在频谱带宽和频率间隔上也不具有优势。因此，如何产生频谱带宽宽、频率间隔大的光学频率梳变得尤为重要。
【发明内容】
[0005]技术问题:本发明的目的是解决目前利用外调制器法所产生的光学频率梳频谱带宽窄、频率间隔小、借助价格昂贵RF信号源等问题，提供一种宽且平坦的可调谐光学频率梳的产生方法。利用该方法产生的光学频率梳具有频谱带宽宽、频率间隔大、谱线纯度和平坦度较好、成本低等优点。
[0006]技术方案:本发明的一种宽且平坦的可调谐光学频率梳产生方法如下:
[0007]在该方法中，微波信号的产生方法为:中心频率为f2的第二可调谐光源发出的光信号平均分成两部份，一部分与中心频率为&的第一可调谐光源发出的光信号一起注入到光耦合器中，经混频后，通过光电二极管检测，产生了频率为A f = I f1-f21的微波射频信号；另一部分则作为输入光源注入到双驱动马赫曾德尔调制器中，其中产生的微波射频信号作为双驱动马赫曾德尔调制器的驱动信号，光源经双驱动马赫曾德尔调制器调制后，输出了中心频率Sf2，频率间隔为△ f的光学频率梳。
[0008]其中:
[0009]所述的两个具有频差的第一可调谐光源与第二可调谐光源，混频后，通过光电二极管拍频，产生的微波射频信号实现高频率、可调谐，为双驱动马赫曾德尔调制器提供驱动电电压，实现了产生的光学频率梳频率间隔的可调谐。
[0010]所述的第二可调谐光源的中心频率决定了产生的光学频率梳的中心频率。
[0011 ]所述光学频率梳，其梳线间距和频谱带宽连续可调谐；其中，梳线间距最大为150GHz，有效频谱带宽为600GHz。
[0012]有益效果:本发明提出的平坦的可调谐光学频率梳产生方法，具有结构简单，易于实现，便于调谐等优点。产生的OFC梳线数目不多，但平坦度较好。利用光外差法产生的高频可调谐微波信号能够使输出的OFC的梳线间距和频谱带宽在很大范围内连续可调谐。
[0013]创新之处在于:
[0014](I)本装置结构简单，易于操控。
[0015](2)利用光外差法产生的高频可调谐微波信号作为驱动信号，可避免使用价格昂贵且频率较低的RF信号源，因此节约了成本。
[0016](3)产生的OFC梳线间距可以达到150GHz，有效频谱带宽高达600GHz。
【附图说明】
[0017]图1为本发明平坦的可调谐光学频率梳的产生装置的结构图。
[0018]其中有:第一可调谐光源TLSl，第二可调谐光源TLS2，双驱动马赫曾德尔调制器DDMZM，光耦合器OC，光电二极管H)，光谱分析仪OSA。
[0019]图2为四个不同Af情况下，得到的光学频率梳的频谱图。
[0020]图3为四个不同TLS2的中心频率情况下，得到的光学频率梳的频谱图。
[0021 ]图4为四个不同光源功率情况下，得到的光学频率梳的频谱图。
[0022]图5为四个不同光源线宽情况下，得到的光学频率梳的频谱图。
【具体实施方式】
[0023]获得宽且平坦的可调谐光学频率梳的装置如下:两个可调谐光源，一个双驱动马赫曾德尔调制器，一个光親合器，一个光电二极管。
[0024]本发明设计了一种宽且平坦的可调谐光学频率梳的产生方法，包括如下步骤:中心频率为5的第二可调谐光源TLS2发出的光信号平均分成两份，一部分与中心频率为^的第一可调谐光源TLSl发出的光信号一起注入到光耦合器OC中，经混频后，通过光电二极管H)检测，产生了频率为Δ f= I M21的微波射频信号。另一部分则作为输入光源注入到双驱动马赫曾德尔调制器DDMZM中，其中微波射频信号作为双驱动马赫曾德尔调制器DDMZM的驱动信号。光源经双驱动马赫曾德尔调制器DDMZM调制后，产生了中心频率Sf2，频率间隔为A f的光学频率梳。
[0025]下面结合实例对平坦的可调谐光学频率梳的产生方法作进一步阐述。
[0026]首先初步设置TLSl和TLS2的光功率均为lmW，初始相位均为O，线宽分别为1MHz和5MHz ；DDMZM调制电压为3.349V，两个偏置电压分别为_3.99V和-1.995V；
[0027]实施例一
[0028]1、其他参数保持不变，设置TLS2的中心频率f 2 = 193.1THz,改变TLSl的中心频率分别为193.131'取、193.151'取、193.21'取和192.951'取时，两光信号经拍频后产生了频率分别为30GHz、50GHz、10GHz和150GHz的微波射频信号。产生的微波信号作为DDMZM的驱动信号，光源经DDMZM调制后，输出了频率间隔分别为30GHz、50GHz、1006取和1506取的光学频率梳(见附图2)。相对应的OFC有效频谱带宽分别为120GHz、200GHz、400GHz和600GHz，平坦度分别为0.9888dB、ldB、I.05dB和I.106dB。
[0029]2、保持微波射频信号的频率不变(Af = 50GHz)，即保持TLSl与TLS2的中心频率差不变，设置TLS2的中心频率分别为192.1THz、193.1THz、194.1THz和198.1THz时，输出了中心频率分别为192.1THz、193.1THz、194.1THz和198.1THz的光学频率梳(见附图3)。
[0030]实施例二
[0031]3、当TLSl和TLS2的中心频率分别为193.15THz和193.1THz时，将两光源的输入功率同时设置为0.3mW、lmW、1mW和10mW时，输出的光学频率梳的谱线平均功率随着光源功率的增大而增大(见附图4)。
[0032]4、若保持两光源的输入功率为lmW，将两光源的谱线宽度同时设置为0.0lMHz、
0.1MHz、IMHz和1MHz时，输出的光学频率梳的频谱纯度随着光源线宽的增大而降低(见附图5)。
【主权项】
1.一种宽且平坦的可调谐光学频率梳的产生方法，其特征在于在该方法中，微波信号的产生方法为:中心频率为f2的第二可调谐光源(TLS2)发出的光信号平均分成两部份，一部分与中心频率为fi的第一可调谐光源(TLSl)发出的光信号一起注入到光耦合器(OC)中，经混频后，通过光电二极管(PD)检测，产生了频率为Af= If^f2I的微波射频信号；另一部分则作为输入光源注入到双驱动马赫曾德尔调制器(DDMZM)中，其中产生的微波射频信号作为双驱动马赫曾德尔调制器(DDMZM)的驱动信号，光源经双驱动马赫曾德尔调制器(DDMZM)调制后，输出了中心频率为f2，频率间隔为Δ f的光学频率梳。2.根据权利要求1所述的一种宽且平坦的可调谐光学频率梳的产生方法，其特征在于:所述的两个具有频差的第一可调谐光源(TLSl)与第二可调谐光源(TLS2)，混频后，通过光电二极管(PD)拍频，产生的微波射频信号实现高频率、可调谐，为双驱动马赫曾德尔调制器提供驱动电电压，实现了产生的光学频率梳频率间隔的可调谐。3.根据权利要求1所述的一种宽且平坦的可调谐光学频率梳的产生方法，其特征在于:所述的第二可调谐光源(TLS2)的中心频率决定了产生的光学频率梳的中心频率。4.根据权利要求1所述的一种宽且平坦的可调谐光学频率梳的产生方法，其特征在于所述光学频率梳，其梳线间距和频谱带宽连续可调谐；其中，梳线间距最大为150GHz，有效频谱带宽为600GHz。
【专利摘要】本发明公开了一种平坦的可调谐光学频率梳产生方法，该方法包括如下步骤：中心频率为f2的可调谐光源(TLS2)发出的光信号平均分成两份，一部分与中心频率为f1的可调谐光源(TLS1)发出的光信号一起注入到光耦合器(OC)中，经混频后，通过光电二极管(PD)检测，产生了频率为Δf＝|f1-f2|的微波射频信号。另一部分则作为输入光源注入到双驱动马赫曾德尔调制器(DDMZM)中，其中产生的微波射频信号作为双驱动马赫曾德尔调制器(DDMZM)的驱动信号。光源经调制后，输出了中心频率为f2，频率间隔为Δf的光学频率梳。本发明的系统结构简单，易于操控。利用光外差法产生的微波射频信号具有高频率、大功率和可调谐的特点。
【IPC分类】G02F1/01
【公开号】CN105629520
【申请号】CN201610031924
【发明人】李培丽, 邵茜
【申请人】南京邮电大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年1月18日