[发明专利]一种微腔孤子光频梳的移频系统及移频方法

说明书

本发明提供了一种微腔孤子光频梳的移频系统及移频方法，解决了现有微腔孤子光频梳频率调谐困难以及调谐过程繁琐的问题。该移频系统及方法采用双泵浦方案产生微腔孤子光频梳，监测孤子光频梳的功率和泵浦光与辅助光之间的拍频频率，用两个负反馈系统分别对其进行锁定，主动移动泵浦光波长、辅助光波长和微腔谐振峰位置这三者中的一个参量，通过功率的反馈变化和拍频频率的反馈变化，另外两个参量也被动、迅速地移动，实时维持腔内热平衡，实现了孤子光频梳的频率移动。

技术领域

本发明属于光学频率梳产生、控制与应用领域，具体涉及一种微腔孤子光频梳的移频系统及移频方法。

背景技术

光学频率梳是指在频域上由一系列均匀间隔且具有相干稳定相位关系的频率分量组成的光谱，其在时域上表现为等间隔的超短脉冲光序列，因此光学频率梳被看作在时频域内稳定、精确的“尺子”或定时器，被广泛应用于精密光谱学、高速精密测距、光学通信、频率合成等诸多领域。传统光频梳一般都基于锁模激光器或电光调制产生，这些设备或重复频率低，或结构复杂、体积庞大，或价格昂贵，使得光频梳的应用受到限制。近年来新兴了一种基于微环谐振腔光学克尔效应的光频梳产生方法，该方法产生的光频梳具有重频高、频率稳定、功耗低、重量轻且易于片上集成等特点，有望取代传统光频梳，成为未来光频梳产生的主要技术方案。

自2007年以来，国内外科研人员基于微腔开发了包括快速扫频、“power-kicking”、双泵浦等多种产生孤子光频梳的实验技术，并先后在二氧化硅微腔、氮化铝微腔、铌酸锂微腔、氮化硅微腔及高折射率差玻璃微腔内均实现了孤子光频梳。基于这些材料平台的微腔孤子光频梳的波长范围较广，覆盖了从可见光到中红外波段，可以满足众多的应用需求。随着微腔孤子光频梳产生技术的日益成熟，基于微腔孤子光频梳的应用研究成为近年来的研究热点，例如：利用双光梳开展分子光谱学研究；利用孤子光频梳实现速率高达55Tbit/s的相干光通信系统；利用孤子光频梳实现了残余频率噪声小于1Hz的光学频率合成；利用重频略有不同的双光梳进行高速精密测距等。

然而，尽管目前微腔孤子光频梳的产生技术已相对成熟，其应用也已经成为热点，但其灵活性限制了其进一步广泛应用。现有方案中存在的一个问题是：一旦孤子光频梳产生，其所有梳齿位置不再发生变化，要想改变梳齿位置，需要终止孤子态，重新调节泵浦光波长，这样会导致过程非常繁琐，不利于其在精密光谱学、高速精密测距等方面的应用。因此，要实现微腔孤子光频梳的灵活应用，需要提出一种可以在维持孤子态的前提下快速进行梳齿移动的技术方案。

发明内容

本发明的目的是解决现有微腔孤子光频梳频率调谐困难以及调谐过程繁琐的问题，提供一种微腔孤子光频梳的移频系统及移频方法。该系统和方法可以快速、高效、灵活地实现光频梳频率调谐，对推动微腔孤子光频梳的工程化应用具有举足轻重的意义。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：