输出光通过单模光纤24的耦合输出连接到放大器。此外，集成的器件包含但不限于微腔激光器，将预置的光放大器与激光器集成在同一个功能模块上实现对激光器输出光功率的放大，再经过滤波器和非线性光纤展宽获得频梳，这种集成方案能使频梳的产生源体积更小，系统得到进一步简化。
[0052]在这一过程中，使用的微腔激光器可以采用任意一种可以激射的微腔形状，通过电注入的方式工作；每个激光器可以是单模激射也可以是双模甚至多模激射；主激光器21和从激光器22的集成方法可以但不仅限于同种材料的波导直接耦合或侧向耦合；从激光器的输出可以是腔体消逝光直接耦合进光纤，也可以通过激光器加输出波导耦合进光纤。通过固定从激光器22的工作电流，改变主激光器21的注入电流使21波长发生移动并与22的谐振波长逐渐靠近，当两个频率靠的非常近时，腔内的非线性效应使得两者之间发生四波混频，在其附近可以看到产生了几个新的频率间隔相等的模式，这些输出模式就可以作为产生频梳的种子源。在实际应用中，微腔激光器输出的模式可能较多，可选择用可调谐滤波器过滤掉不需要的模式或噪声。
[0053]图3A和图3B所示为四波混频的产生过程图，泵浦光经过非线性晶体时，发生三阶非线性效应即四波混频，产生新的频率的信号光和闲置光。图3A所示当四束光中有两束光波长相同时为简并四波混频，图3B所示当四束光波长均不相同时为非简并四波混频。这两个过程在微腔激光器内和高非线性光纤中均有发生，微腔激光器的激射模式以及外界的光注入作为泵浦光，最初产生的信号光和闲置光的模式可以继续相互作用，在达到一定功率后可以在高非线性光纤中产生级联的四波混频。
[0054]图4A和图4B所示为外界光注入到半导体微腔激光器产生可调谐频梳的示意图，图4A为光注入到微腔激光器后的模式图，实线2为微腔激光器的激射模式，虚线I为注入光，其它虚线为注入光非常接近腔内模式后腔内所产生的四波混频边带，图4B为经过整个系统即放大器、滤波器、高非线性光纤后产生频梳的模式图；通过调节可调谐激光器，可以改变外界注入光的波长，即图4A中实线2旁边的虚线I位置，从而使泵浦光的波长发生移动，产生的频梳间隔即可以对应可调。
[0055]图5A和图5B为电注入产生可调谐频梳示意图，图5A为单模的主激光器注入到单模的从激光器后的模式图，其中虚线I为主激光器的模式，实线2为从激光器的模式，图5B经过整个系统即放大滤波再经过高非线性光纤后产生的频梳图；频梳的间隔取决于1、2模式的间隔，改变主激光器注入电流的大小即主激光器的谐振波长(图5A中虚线I位置)，从而使泵浦光的波长发生移动，产生的频梳间隔即可以对应可调。
[0056]图6A和图6B为集成半导体微腔激光器产生可调谐频梳的一个实例，该集成半导体微腔激光器是由两个半径为10 μm的微盘激光器通过一个长为30 μπι，宽为1.5 μπι的同种材料的波导直接相连，采用的两个激光器均为双模激光器。其中图6Α为主激光器注入到从激光器后的模式图，圆形标记指示的线为从激光器固定在28mA时的激射模式，方形标记指示的线为主激光器工作在26.2mA时的模式，图6B为经过整个系统即后产生频梳的模式图。改变主激光器的注入电流大小即主激光器的谐振波长，使其谐振波长与从激光器其中一个模式的频率差Af1被从激光器的模式间隔Af2整数可约，主激光器电流大小的改变可以使泵浦光的波长发生移动，从而实现频梳间隔的连续调谐。如图6A，阴影覆盖的光被滤波器滤掉，即只保留三个强度相近的光经放大后进入非线性光纤，从激光器激射模式的波长间隔为Λ λ2= 1.808nm，频率间隔Af2= 224.4GHz，从激光器和主激光器的模式间隔为Δ 频率间隔Af2/3 ;如图6B，频梳的模式间隔v FSK为74GHz ~ Δ?>
[0057]图1中，光纤放大器4对滤波后的光信号进行功率放大，以达到高非线性光纤需要的较高功率，得到宽谱的光频梳；此外在滤波器3之前还可以加上一个较低功率的单个光放大器器件，该放大器也可以与激光器一起集成在同一个功能模块上，将从激光器输出光的功率进行预放，再经过光纤耦合进滤波器和高功率的放大器然后经过非线性光纤展宽获得频梳，这种集成方案能使频梳的产生源体积更小，系统得到进一步简化；也可以在高非线性光纤后再加多个光放大器和高非线性光纤实现多次非线性展宽。经过光纤放大器4后的光有较大功率，为避免后向传输光对光源以及光路系统产生的不良影响，可选择用光隔离器5来保证系统中单向光的通过；光隔离器5的数目不限于一个，根据系统中高非线性光纤和放大器数目来确定。
[0058]图1中，高非线性光纤6具备高的非线性系数和低的群速度色散，激光器输出的光信号能在光纤中发生级联的四波混频效应，从而产生低噪声的超连续谱；高非线性光纤6的个数包含但不限于一个，可以在第一个高非线性光纤后加多个高非线性光纤和放大器来实现多次非线性放大展宽。
[0059]图1中，光分束器7的作用是将输入信号分为两路输出，其中一路传输进入光谱仪8，另一路信号传输进入高速光电探测器9和频谱仪10 ;光谱仪10的工作带宽应覆盖产生频梳的谱宽；高速光电探测器9和频谱仪10的探测带宽应覆盖产生射频电信号的频率；频梳的频率间隔及其稳定度可以通过频谱仪10来确定。
[0060]本系统实施方案的一个特例是用可调谐激光器取代主激光器，采用外界光注入到从激光器的方式产生频梳。所述的外界光注入半导体微腔激光器的方案中，需要将半导体微腔激光器与可调谐激光器通过环形器连接，半导体微腔激光器连接光环形器的第二端口，用于外部注入的可调谐激光器连接光环形器的第一端口，光环形器的第三端口经过光放大器、滤波器、光隔离器、高非线性光纤后，将产生的频梳连接到监测系统中分束器的输入端，分束器的输出端分为两路，一路作为光信号输出，另一路经过探测器收集作为电信号输出。
[0061]本发明提供的基于单片集成微腔激光器的可调谐光频梳产生系统的具体工作过程及测量过程如下:
[0062]步骤一、由主激光器1、从激光器2产生单模或双模输出；
[0063]步骤二、从激光器为双模微腔激光器时，固定从激光器2的注入电流大小，改变主激光器I的注入电流大小使注入光波长靠近从激光器的激射波长，不断调节主激光器的电流使注入光与从激光器一个模式的频率间隔能够被从激光器的模式间隔整数可约；
[0064]步骤三、微腔激光器的输出作为产生频梳的种子源，经过可调谐滤波器3滤掉步骤二中不满足条件的波长，再经过光纤放大器4放大到足够的功率再经过光隔离器5和高非线性光纤6产生频梳；
[0065]步骤四、高非线性光纤6输出的光经过分束器7把光信号分成两路，其中一路用于光信号的输出，到光谱仪8观测，另一路用于光电探测器收集9到频谱仪10观测微波谱，确定频率间隔及其稳定度。
[0066]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于单片集成微腔激光器的可调谐光频梳产生系统，其特征在于，包括主激光器(I)、从激光器(2)、可调谐滤波器(3)、光纤放