[发明专利]一种光学频率梳的产生和探测系统及方法

说明书

本发明属于光学技术领域，具体涉及一种光学频率梳的产生和探测系统及方法。为得到相位稳定、高分辨、高速的光学频率梳，本发明的光学频率梳的产生和探测系统，包括激光器、马赫增德尔调制器、任意波形发生器、功率放大器、探测器、FFT；所述任意波形发生器产生调制信号，调制信号由不等间距的射频信号组成，经过功率放大器放大后输入马赫增德尔调制器，所述激光器与马赫增德尔调制器的光信号输入端连接，所述马赫增德尔调制器的输出端与探测器连接，输出光学频率梳用FFT观察。

技术领域

本发明属于光学技术领域，具体涉及一种光学频率梳的产生和探测系统及方法。

背景技术

传统的光学频率梳OFC在频域上由等频率间隔的梳齿组成，等效于上千个连续激光源同时输出。OFC作为光源在精准测距、痕量气体检测、频率和时间测量等领域有广泛应用。尤其是光梳光谱技术，相较于传统的激光光谱技术，具有快速、宽光谱、可以多气体同时检测等优点。而不论是基于模式锁定激光源产生的光梳、基于非线性光学响应产生的光梳，还是基于外部调制产生的光梳，产生的都是频率等间距的梳齿。对光梳的探测是光梳光谱技术中重点和难点之一。傅里叶变换光谱仪是最常用的宽带光源探测手段，但其易受振动影响，并且响应时间慢。使用色散光学元器件，比如色散光栅，结合探测矩阵，可以快速探测OFC，但是其光谱分辨率很差，很难将单个梳齿分辨出来。双光梳光谱技术采用两个重复频率稍有差别的光梳，可以同时满足高分辨、高速的优点，但是为了获取好的稳定度，其需要两个光梳同时锁定到光学标准上，获得高的相位相关度，这样会大大增加系统的复杂度。因此，发展相位稳定、高分辨、高速的光梳光谱技术已成为各个领域的研究热点。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出了一种新型的梳齿间距不等的光学频率梳产生和探测装置及方法。

发明内容

针对上述问题本发明提供了一种光学频率梳的产生和探测系统及方法。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种光学频率梳的产生和探测系统，包括激光器、马赫增德尔调制器、任意波形发生器、功率放大器、探测器、FFT；

所述任意波形发生器产生调制信号，调制信号由不等间距的射频信号组成，经过功率放大器放大后输入马赫增德尔调制器，所述激光器与马赫增德尔调制器的光信号输入端连接，所述马赫增德尔调制器的输出端与探测器连接，输出光学频率梳用FFT观察。

一种光学频率梳的产生和探测方法，包括以下步骤：

步骤1，根据所需要的射频频率设计光学频率梳射频频率，使用MATLAB程序生成以上频率的时域射频信号数据；

步骤2，打开激光器开关后，使任意波形发生器产生并输出调制信号，将驱动功率放大器的线性电源调至正确的电压后连接到功率放大器，打开马赫增德尔调制器电源，在探测器后对信号做FFT即可观察到最初设置的梳齿，也可以探测到相邻梳齿之间的拍频，以及以上所有信号的倍频以及三倍频。

与现有技术相比本发明具有以下优点：

1.可任意设置调制频率从而获得不同频率间隔的梳齿。

2.系统简单，缩小了整体大小。

3.光梳的探测采用自拍频的方法，由于梳齿来源于同一激光源和调制器，因此梳齿之间存在良好的相位相干性。

附图说明

图1为光学频率梳的产生和探测系统的示意图；

图2为MATLAB产生的频率梳示意图；

图3为MATLAB产生的频率梳相邻梳齿频率差示意图；

图4为光学频率梳拍频产生的射频频谱；