[发明专利]基于射频耦合信号和MZM的光学频率梳产生装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于射频耦合信号和MZM的光学频率梳产生装置及方法，包括连续光源、马赫‑曾德尔调制器、射频信号源、电功分器、耦合运算电路；射频信号源输出射频信号，射频信号经电功分器分为n个相同的射频支路信号，n个相同的射频支路信号经耦合运算电路耦合产生射频耦合信号驱动马赫‑曾德尔调制器，马赫‑曾德尔调制器对连续光源输出的连续光进行调制。本发明解决了目前利用电光调制器产生光学频率梳的方案中，装置结构复杂，光学频率梳频谱不平坦，所需驱动信号频率较高，频率分量不可调谐的问题。

技术领域

本发明涉及一种基于射频耦合信号和MZM的光学频率梳产生装置及方法，属于光子学技术领域。

背景技术

近年来，光学频率梳的产生在光子学技术的诸多领域引起了人们的极大兴趣。光学频率梳在包括光通信、微波光子学、光谱学和计量学等领域起着广泛而重要的作用。

传统的光学频率梳生成方法，分为利用锁模激光器和非线性光纤两种。然而，锁模激光器法在启动和维持锁模方面存在困难，非线性光纤法需要复杂的设计和调整。并且这些方法产生的光学频率梳在平坦度、频率间隔和频率分量可调谐性等方面都不理想。近年来，随着电光调制器(EOM)的发展，利用电光调制器产生光学频率梳的研究逐渐引起了人们的广泛关注。

在采用电光调制器生成光学频率梳的研究中，主要的方法有：利用相位调制器(PM)和强度调制器(IM)协同作用，对激光进行调制，先利用相位调制将单频光变为多频光，再利用强度调制器的非线性效应提升光谱平坦度，获得光学频率梳；利用马赫-曾德尔调制器(MZM)在单个正弦射频信号(RF)驱动下，对激光进行调制，通过调节射频信号的相位和直流偏压提升光谱平坦度，获得光学频率梳；利用偏振控制器(PolM)对激光进行调制，通过调节光信号与主轴之间的夹角，使PolM等效于强度调制器且避免了直流漂移，获得光学频率梳等。

目前已有的基于电光调制器产生光学频率梳的方案中，往往装置结构复杂，所产生的光学频率梳频率分量数目较少且功率平坦度较差。因此，如何简化光学频率梳发生装置，产生频谱平坦度高，且频率间隔可调谐的光学频率梳变得尤为重要。

发明内容

目的：为了解决如何简化光学频率梳发生装置和产生频谱平坦度高，且频率间隔可调谐的光学频率梳的问题，本发明提供一种基于射频耦合信号和MZM的光学频率梳产生装置及方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于射频耦合信号和MZM的光学频率梳产生装置，包括连续光源、马赫-曾德尔调制器、射频信号源、电功分器、耦合运算电路；射频信号源输出射频信号，射频信号经电功分器分为n个相同的射频支路信号，n个相同的射频支路信号经耦合运算电路耦合产生射频耦合信号驱动马赫-曾德尔调制器，马赫-曾德尔调制器对连续光源输出的连续光进行调制。

一种基于射频耦合信号和MZM的光学频率梳产生方法，包括如下步骤：

根据所需光学频率梳的频率分量数目和频率间隔，得出所需光学频率梳的频谱函数；

由所需光学频率梳的频谱分布得出所需射频耦合信号；

由所需射频耦合信号得出所需射频信号源输出的信号频率、振幅和耦合方式；

根据所需射频信号源输出的信号频率、振幅设置射频信号源输出所需射频信号，经电功分器、耦合运算电路，按照设定的耦合方式耦合产生所需的射频耦合信号驱动马赫-曾德尔调制器；

连续光源输出单波长连续光至马赫-曾德尔调制器中，发生强度和相位调制。

作为优选方式，所述耦合运算电路由乘法器、除法器、加法器和减法器按照设定耦合方式组成。

作为优选方式，所述连续光源为连续激光器。