微腔克尔孤子的生成系统及方法与流程

本申请涉及微腔光学频率梳，特别是涉及一种微腔克尔孤子的生成系统及方法。

背景技术：

1、在光纤通信中，光纤的色散性能会使得传输的光信号不断衰减，进而影响光信号的传输距离。为了克服这一困难，研究人员从光孤子现象中获得了启发。由于光孤子的主要特点是在较长时间的传播过程中，波的形状、幅度和速度都维持不变，以及当它与同类波碰撞后也能维持其幅度、形状和速度不变，因此，如果能利用光孤子做光纤通信，可以实现超长距离、高速率通信的目标。

2、传统技术中通过调谐光学频率梳的方法获得光孤子，获得光孤子的方法虽然有多种，包括扫频法、功率反冲方案法、热调谐法、光折变效应法、前向和后向调谐方法、自注入锁定技术和脉冲泵法等，但是每种方法都存在着相应的不足。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对微腔克尔孤子的生成问题，提供一种能够简单高效获得光孤子的生成微腔克尔孤子的生成系统及方法。

2、第一方面，提供一种生成微腔克尔孤子的生成系统，该系统包括：

3、主激光器，用于出射主激光；

4、主光路处理模块，与主激光器连接，用于对主激光进行光学处理，并输入主激光分光耦合器；

5、主激光分光耦合器，与主光路处理模块连接，用于分光主激光，并将分光后的部分主激光输入微环谐振模块；

6、辅助激光器，用于出射辅助激光；

7、辅助光路处理模块，与辅助激光器连接，用于对辅助激光进行光学处理，并输入辅助激光分光模块；

8、辅助激光分光模块，用于基于目标次数对辅助激光进行分光，获得微环谐振辅助激光，并将微环谐振辅助激光输入微环谐振模块；

9、微环谐振模块，用于接收分光后的部分主激光和微环谐振辅助激光，生成微腔克尔孤子；

10、监测模块，用于监测并获取主激光、辅助激光和微腔克尔孤子的光学数据。

11、在一个实施例中，主激光分光耦合器包括第一偏振控制器，与主光路处理模块连接，接收分光后的部分主激光；辅助激光分光模块包括第二偏振控制器，与辅助光路处理模块连接，接收微环谐振辅助激光。

12、在一个实施例中，系统还包括拉锥光纤，与第一偏振控制器和第二偏振控制器连接，分光后的部分主激光和微环谐振辅助激光通过拉锥光纤进入微环谐振模块。

13、在一个实施例中，主光路处理模块包括：

14、第一掺铒光纤放大器，与主激光器连接，用于放大主激光的功率；

15、第一光隔离器，与第一掺铒光纤放大器连接，用于屏蔽入射至主激光器的杂散光；

16、可调谐衰减器，与第一光隔离器连接，用于对主激光的功率进行调节。

17、在一个实施例中，监测模块包括：

18、上位机，用于监测主激光和辅助激光在偏振状态的数据；

19、第一光功率计，用于监测进入微环谐振模块中的主激光的功率；

20、第二光功率计，用于监测耦合出微环谐振模块的主激光的功率。

21、在一个实施例中，第一光功率计和第二光功率计的监测结果用于获取微环谐振模块的腔内损耗。

22、在一个实施例中，辅助激光分光模块包括：

23、辅助激光第一分光耦合器，与辅助光路处理模块连接，用于分光辅助激光，获得第一辅助激光和第二辅助激光；

24、辅助激光第二分光耦合器，与辅助激光第一分光耦合器相连，用于分光第一辅助激光，获得光谱监测辅助激光和第三辅助激光；

25、辅助激光第三分光耦合器，与辅助激光第二分光耦合器相连，用于分光第三辅助激光，获得偏振监测辅助激光和第四辅助激光；

26、辅助激光第四分光耦合器，与辅助激光第三分光耦合器相连，用于分光第四辅助激光，获得功率监测辅助激光和微环谐振辅助激光。

27、在一个实施例中，微环谐振模块包括：

28、制冷元件，与上位机连接，用于设定微环谐振腔所需的温度并维持温度稳定；

29、微环谐振腔，基于分光后的部分主激光和微环谐振辅助激光形成谐振峰。

30、第二方面，提供一种生成微腔克尔孤子的生成方法，方法使用如第一方面提供的生成微腔克尔孤子的生成系统，该方法包括：

31、将温度设定至目标值，调节第一偏振控制器和第二偏振控制器至稳定模式，使第二光功率计显示值变为最大值；

32、设置辅助激光器的波长，调节主激光器的波长，获得光频梳主梳；继续调谐主激光器，直至主激光进入红失谐状态；

33、调谐辅助激光器，将光频梳混沌梳态转换为孤子态，获得微腔克尔孤子。

34、在一个实施例中，将温度设定至目标值，调节第一偏振控制器和第二偏振控制器至稳定模式，使第二光功率计显示值变为最大值包括：

35、将制冷元件与上位机连接，设定目标温度；

36、设置主激光器在目标波段范围内扫频，基于上位机的监测结果调节第一偏振控制器和第二偏振控制器至稳定模式；

37、调节拉锥光纤的耦合输入端和耦合输出端，基于上位机和第二光功率计的监测结果使第二光功率计显示值变为最大值。

38、上述生成微腔克尔孤子的生成系统及方法，通过主激光器用于出射主激光；主光路处理模块与主激光器连接，用于对主激光进行光学处理，并输入主激光分光耦合器；主激光分光耦合器与主光路处理模块连接，用于分光主激光，并将分光后的部分主激光输入微环谐振模块；辅助激光器用于出射辅助激光；辅助光路处理模块与辅助激光器连接，用于对辅助激光进行光学处理，并输入辅助激光分光模块；辅助激光分光模块用于基于目标次数对辅助激光进行分光，获得微环谐振辅助激光，并将微环谐振辅助激光输入微环谐振模块；微环谐振模块用于接收分光后的部分主激光和微环谐振辅助激光，生成微腔克尔孤子，调谐操作简单且方便，获得了微腔克尔孤子。同时，监测模块，用于监测并获取主激光、辅助激光和微腔克尔孤子的光学数据，能够在操作过程中实时监测激光图像，便于实验操作，减少资源浪费，提高生成微腔克尔孤子的实验效率。

技术特征：

1.一种微腔克尔孤子的生成系统，其特征在于，所述系统包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主激光分光耦合器包括第一偏振控制器，与所述主光路处理模块连接，接收所述分光后的部分主激光；所述辅助激光分光模块包括第二偏振控制器，与所述辅助光路处理模块连接，接收所述微环谐振辅助激光。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括拉锥光纤，与所述第一偏振控制器和所述第二偏振控制器连接，所述分光后的部分主激光和所述微环谐振辅助激光通过所述拉锥光纤进入微环谐振模块。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主光路处理模块包括：

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述监测模块包括：

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第一光功率计和所述第二光功率计的监测结果用于获取所述微环谐振模块的腔内损耗。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述辅助激光分光模块包括：

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微环谐振模块包括：

9.一种微腔克尔孤子的生成方法，其特征在于，所述方法使用如权利要求1-8中任一项提供的生成微腔克尔孤子的生成系统，所述方法包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述将温度设定至目标值，调节第一偏振控制器和第二偏振控制器至稳定模式，使第二光功率计显示值变为最大值包括：

技术总结
本发明涉及一种生成微腔克尔孤子的生成系统及方法，该系统包括主激光器出射主激光；主光路处理模块对主激光进行光学处理并输入主激光分光耦合器；主激光分光耦合器分光主激光将分光后的部分主激光输入微环谐振模块；辅助激光器用于出射辅助激光；辅助光路处理模块对辅助激光进行光学处理并输入辅助激光分光模块；辅助激光分光模块基于目标次数对辅助激光进行分光，获得微环谐振辅助激光并将微环谐振辅助激光输入微环谐振模块；微环谐振模块接收分光后的部分主激光和微环谐振辅助激光，生成微腔克尔孤子；监测模块用于监测并获取主激光、辅助激光和微腔克尔孤子的光学数据，调谐操作简单，调谐方便。

技术研发人员：林平卫,沈晓云,王雪深,李伟,茹宁
受保护的技术使用者：中国计量科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6