[发明专利]一种基于双边循环移频的光频梳产生装置及方法

权利要求书

1.一种基于双边循环移频的光频梳产生装置，其特征在于：包括射频信号源(1)、电光强度调制器(2)、光放大器(3)、光带通滤波器(4)、可调光延时线(5)、光耦合器(6)、偏振控制器(7)和激光器(8)；

所述射频信号源(1)与电光强度调制器(2)电连接；

所述电光强度调制器(2)、光放大器(3)、光带通滤波器(4)、可调光延时线(5)、光耦合器(6)、偏振控制器(7)之间依次光连接，形成一个环路结构；

所述光耦合器(6)还包括一组输入端和输出端，所述输入端与激光器(8)光连接，所述输出端为光频梳的输出端口；

激光器(8)产生强度为I₀、频率为f₀的光载波，通过光耦合器(6)进入电光强度调制器，被射频信号源(1)产生的正弦信号调制，调制频率为f，调制系数为m，电光强度调制器的直流偏置设置在最小工作点上，其输出的光场E_M¹表示为：

其中φ(t)是激光器(8)的相位噪声；

式中，t表示时间，国际单位是秒，j为单位虚数，n为电光强度调制产生的边带阶数，J_n(m)代表n阶贝塞尔函数。

2.根据权利要求1所述的基于双边循环移频的光频梳产生装置，其特征在于：所述激光器(8)和可调光延时线(5)的输出端分别与光耦合器(6)的端口二(62)和端口一(61)光连接，光耦合器(6)的端口三(63)与偏振控制器(7)光连接，光耦合器(6)的端口四(64)为光频梳的输出端口。

3.根据权利要求1所述的基于双边循环移频的光频梳产生装置，其特征在于：电光强度调制器(2)的直流偏置设置在最小工作点处，实现抑制载波双边带调制。

4.根据权利要求1所述的基于双边循环移频的光频梳产生装置，其特征在于：电光强度调制器(2)采用马赫曾德尔电光强度调制器或双平行马赫曾德尔调制器。

5.根据权利要求1所述的基于双边循环移频的光频梳产生装置，其特征在于：所述光放大器的增益G满足补偿条件：G＝2/(L·J₁(m)²)；其中m是电光强度调制器的调制系数，L是环路的插入损耗，J₁(m)代表正一阶边带。

6.根据权利要求1所述的基于双边循环移频的光频梳产生装置，其特征在于：所述的光带通滤波器带宽B和循环次数N之间的关系满足：B＝2N·f；

其中f是射频信号源的频率。

7.根据权利要求1所述的基于双边循环移频的光频梳产生装置，其特征在于：所述的可调光延时线产生的延时τ满足条件：ω₀τ＝2pπ，ωτ＝2qπ，其中p和q均为正整数，ω₀是激光器输出的光载波的角频率，ω是射频信号源输出的射频信号的角频率。

8.根据权利要求1～7中任一权利要求所述的光频梳产生装置的双边循环移频的方法，其特征在于：

步骤一，实现双边电光移频，激光器(8)产生的频率为f₀的光载波经过光耦合器(6)进入环路，射频信号源(1)产生频率为f的正弦信号加载到电光强度调制器(2)上，在经过电光强度调制器(2)后实现双边电光移频，输出的光调制信号的频率为f₀±f；

步骤二，光损耗补偿，光调制信号经过光放大器(3)补偿环路的光损耗，光带通滤波器(4)控制循环次数，可调光延时线(5)控制环路延时，与激光器(8)产生的频率为f₀的光载波同时进入光耦合器(6)，其中一部分输出，另一部分传送入偏振控制器(7)，再次进入环路；

步骤三，稳定的双边电光移频输出，经过N次循环后，光耦合器(6)的输出光信号的频率为实现了双边大带宽、重复频率锁定、稳定的光频梳。