与两个栗浦光频率间隔相同的光频梳，而栗浦光的频率间隔可以以微环谐振腔5自由光谱范围的整数倍自由可调。
[0069]下面以10倍微环谐振腔自由光谱范围的光频梳为例(结合附图2)，详细介绍光频梳的具体形成过程:
[0070]实验中采用的上传/下载型微环谐振腔5采用高折射率差光子集成平台制作，其自由光谱范围为49GHz，其品质因子为1.45X 1iV滤波器I采用可调双波长滤波器。
[0071]首先设置滤波器I的两个通带波长分别位于1563.5nm和1567.5nm，间隔约为上传/下载型微环谐振腔5自由光谱范围的10倍，将其带宽都设置为0.4nm，约为一个自由光谱范围，保证在滤波器I的一个通带内只有一个谐振波长可以振荡形成激光；
[0072]其次调节第一栗浦激光器21和第二栗浦激光器22的驱动电流，逐步增大至980nm的栗浦功率，当光纤环形腔内的增益超过损耗时，由滤波器I选定的两个波长开始振荡激射，形成激光；
[0073]掺铒光纤25的模式竞争被上传/下载型微环谐振腔5内非线性作用所抑制，可以形成稳定的双波长激光输出。由于上传/下载型微环谐振腔5的巨大光场增强效应，随着前述双波长激光的稳定输出，两个四波混频边带也随之产生。图6A为上传/下载型微环谐振腔5输入端口的光功率达到-1dBm时的光谱图。进一步增大第一栗浦激光器21和第二栗浦激光器22的驱动电流，上传/下载型微环谐振腔5将产生级联的四波混频，形成梳状光谱。图6B为上传/下载型微环谐振腔5输入端口的光功率达到1dBm时的光谱图。随着注入上传/下载型微环谐振腔5的光功率的增大，光频梳的谱线数量也随之增多，当输入到上传/下载型微环谐振腔5输入端口的栗浦光功率达到20dBm时，可以得到带宽超过180nm的光频梳。此时上传/下载型微环谐振腔5的光场强度超过了由简并四波混频引起的光参量振荡阈值，在栗浦光附近形成单倍上传/下载型微环谐振腔5自由光谱范围的梳状光谱。
[0074]通过改变滤波器I的两个通带的波长间隔，可以得到不同频率间隔的光频梳。如在实验中可以固定滤波器I的一个通带波长在1567.5nm，而以50GHz为单位依次调节另一个通带的中心波长，可以得到一系列不同频率间隔的光频梳。图7A为6倍上传/下载型微环谐振腔5自由光谱范围的光频梳，图7B所示为8倍上传/下载型微环谐振腔5自由光谱范围的光频梳，图7C为20倍上传/下载型微环谐振腔5自由光谱范围的光频梳，图7D为46倍上传/下载型微环谐振腔5自由光谱范围的光频梳，从图7A?7D可看出，随着滤波器I的两个通带的中心波长的间隔逐渐增大，所产生的光频梳的频谱间隔也相应的增大。可见，采用本发明产生的光频梳，其频谱间隔的调节只需要更改滤波器I的两个中心波长的间距即可，非常易于操作。
【主权项】
1.基于微环谐振腔的可调频率间隔的光频梳产生系统，包括光隔离器、偏振控制器和上传/下载型微环谐振腔;其特征在于:还包括可调双波长滤波器、光学放大器和光分束器； 所述光学放大器、光隔离器、偏振控制器、上传/下载型微环谐振腔、光分束器以及可调双波长滤波器由单模光纤串联形成闭合的光纤环形腔;所述光分束器的一个输出端作为整个系统的输出端口；沿光纤环形腔内激光信号的传播路径，光分束器位于上传/下载型微环谐振腔之后； 所述光学放大器为高增益的光学放大器，为光频梳的产生提供增益； 所述光隔离器用于保证激光信号在光纤环形腔内单向传输； 所述偏振控制器用于调整光纤环形腔内激光信号的偏振状态，使入射到上传/下载型微环谐振腔的激光信号的偏振状态与上传/下载型微环谐振腔的TE模式或TM模式一致； 所述上传/下载型微环谐振腔具有双重作用，首先作为窄线宽梳状滤波器，与可调双波长滤波器一起选择系统的初始激光发射波长;其次作为非线性介质，产生级联四波混频效应，获得光频梳信号，并将光频梳信号输出至光分束器； 所述光分束器用于从上传/下载型微环谐振腔输出的光频梳信号中提取一部分能量作为整个系统的输出； 所述可调双波长滤波器与上传/下载型微环谐振腔共同选择初始的两个谐振波长作为产生光频梳的栗浦光的波长，同时用于调节两个初始谐振波长的间隔，从而调节光频梳的频率间隔。2.根据权利要求1所述的基于微环谐振腔的可调频率间隔的光频梳产生系统，其特征在于:所述光学放大器、光隔离器、偏振控制器、上传/下载型微环谐振腔、光分束器以及可调双波长滤波器由单模光纤依次串联形成闭合的光纤环形腔。3.根据权利要求2所述的基于微环谐振腔的可调频率间隔的光频梳产生系统，其特征在于:所述可调双波长滤波器具有两个可调的通带，且通带的中心波长、带宽及强度均可调节;其中，中心波长和带宽的调节用以保证有且只有两个波长的光波可以形成栗浦激光，强度调节用以均衡所形成的两个栗浦激光的强度，可通过调节通带波长来调节光频梳的频率间隔。4.根据权利要求3所述的基于微环谐振腔的可调频率间隔的光频梳产生系统，其特征在于:所述光学放大器为掺饵光学放大器或者高增益的半导体光放大器。5.根据权利要求3所述的基于微环谐振腔的可调频率间隔的光频梳产生系统，其特征在于:所述光学放大器由栗浦激光器、第一波分复用器、掺饵光纤和第二波分复用器通过单模光纤依次串联组成。6.根据权利要求5所述的基于微环谐振腔的可调频率间隔的光频梳产生系统，其特征在于:所述栗浦激光器有两个，分别与第一波分复用器和第二波分复用器相连。7.根据权利要求3至6任一所述的基于微环谐振腔的可调频率间隔的光频梳产生系统，其特征在于:所述偏振控制器有2个，其中第一偏振控制器位于光隔离器与上传/下载型微环谐振腔之间，第二偏振器位于多波长滤波器与光分束器之间。8.根据权利要求1至5任一所述的基于微环谐振腔的可调频率间隔的光频梳产生系统，其特征在于:所述光学放大器具有大于20dB的增益系数，同时其饱和输出功率大于lOOmW。9.根据权利要求1或2所述的基于微环谐振腔的可调频率间隔的光频梳产生系统，其特征在于:所述上传/下载型微环谐振腔具有高品质因子Q>105;所述上传/下载型微环谐振腔具有Input、Thr0ugh、Dr0p和Add四个端口，且其所采用的波导材料具有多倍于S12的非线性系数和负色散系数。10.采用权利要求2至6任一所述的基于微环谐振腔的可调频率间隔的光频梳产生系统产生光频梳的方法，其特征在于:包括以下步骤: ⑴设置可调双波长滤波器的中心波长和通带带宽，使可调双波长滤波器的两个通带的中心波长的间隔为上传/下载型微环谐振腔的自由光谱范围的M倍，M为整数，每个通带的带宽为单个微环谐振腔自由光谱范围，从而选择出两个波长作为产生光频梳的两个栗浦光的波长； ⑵增加光学放大器的增益，由步骤(I)选定的两个波长的增益大于腔损时，形成双波长激光； (3)调节偏振控制器，使上传/下载型微环谐振腔在TE模式或TM模式振荡激射； ⑷继续增加光学放大器的增益，在上传/下载型微环谐振腔中将产生级联四波混频效应，从而形成光频梳，并且光频梳的带宽或光谱线数量可随两个栗浦激光器栗浦功率的增加而增大。
【专利摘要】本发明涉及一种基于微环谐振腔的可调频率间隔的光频梳产生系统和方法，旨在解决现有光频梳产生系统稳定性差，且光频梳的频率间隔固定或者仅在几个自由光谱范围内可调的弊端。该系统由光学放大器、光隔离器、偏振控制器、上传/下载型微环谐振腔、光分束器以及可调双波长滤波器通过单模光纤串联形成的闭合的光纤环形腔；其中，沿光纤环形腔内激光信号的传播路径，光分束器位于上传/下载型微环谐振腔之后。采用本发明所提供的系统和方法，能产生频率间隔自由可调的光频梳，同时消除了传统基于微环谐振腔的自终止现象，具有操作简单、调节方便、易于系统集成的优点。
【IPC分类】H01S3/102, H01S3/108, H01S3/083
【公开号】CN105680301
【申请号】CN201610144450
【发明人】王伟强, 张文富, 王屹山, 刘远山
【申请人】中国科学院西安光学精密机械研究所
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年3月14日