[发明专利]一种微腔色散探测装置

权利要求书

1.一种微腔色散探测装置，其特征在于，包括：连续激光器、第一光开关、光耦合器、循环频移环路单元、第一频移器、任意信号发生器、光电探测器、模数转换器和信号处理单元，所述连续激光器的输出端通过光开关连接至光耦合器的第一输入端，所述光耦合器的第一输出端连接至第一频移器的第一输入端，所述循环频移环路单元的一端连接至光耦合器的第二输入端，所述循环频移环路单元的另一端连接至光耦合器的第二输出端，所述任意信号发生器的输出端连接至第一频移器的第二输入端，第一频移器的输出信号进入待探测微腔，信号从待探测微腔的输出后进入所述光电探测器，所述待探测微腔的色散用其谐振频率的变化情况来表示，微腔谐振位置的角频率为ω_μ，所述微腔谐振位置的角频率在基准频率ω₀处泰勒展开为：

其中μ是相对于基准频率的谐振级次，μ＝±1,±2,…，D₁/2π表示微腔的FSR，D₂/2π表示二阶色散，且与群速度色散参数β₂的关系为c和n分别表示光速和材料折射率，D₂的正负分别表示微腔在此基准频率处为反常、正常色散，D₃,D₄,…D_n表示高阶色散；D_int(μ)被称为总和色散，其包含了二阶和其他高阶色散项，代表了由色散引起的微腔谐振频率总的偏差量，所述光电探测器的输出端连接至模数转换器的输入端，所述模数转换器的输出端连接至信号处理单元的输入端。

2.根据权利要求1所述的一种微腔色散探测装置，其特征在于，所述循环频移环路单元包括第二光开关、光放大器、微波信号发生器、第二频移器，所述光耦合器的第二输出端通过第二光开关连接至光放大器的输入端，所述光放大器的输出端连接至第二频移器的第一输入端，所述微波信号发生器的输出端连接至第二频移器的第二输入端，所述第二频移器输出端连接至耦合器的第二输入端。

3.根据权利要求1所述的一种微腔色散探测装置，其特征在于，所述循环频移环路单元包括第二光开关、光放大器、微波信号发生器、第二频移器，所述光耦合器的第二输出端通过第二光开关连接至第二频移器的第一输入端，所述微波信号发生器的输出端连接至第二频移器的第二输入端，所述第二频移器的输出端连接至光放大器的输入端，所述光放大器输出端连接至耦合器的第二输入端。

4.根据权利要求2或3所述的一种微腔色散探测装置，其特征在于，所述第二频移器工作时的模式设置为抑制载波的单边带调制。

5.根据权利要求2或3所述的一种微腔色散探测装置，其特征在于，所述微波信号发生器输出的微波信号频率范围为：1MHz～60GHz。

6.根据权利要求1所述的一种微腔色散探测装置，其特征在于，所述任意信号发生器的电频谱间隔为1Hz～20MHz，所述任意信号发生器的电信号频谱带宽范围1MHz～60GHz。

7.根据权利要求1所述的一种微腔色散探测装置，其特征在于，所述任意信号发生器用于驱动第一频移器。

8.根据权利要求1所述的一种微腔色散探测装置，其特征在于，当光信号从第二输出端进入循环频移环路单元时，第一光开关为开路状态。

9.根据权利要求2或3所述的一种微腔色散探测装置，其特征在于，所述第一频移器的输出信号表示为：(f₀+k*f)+Bw_k，其中f₀为连续激光器发出的单频连续光信号的频率，f为微波信号发生器输出的输出频率，k为循环频移环路单元的循环次数，Bw_k为边带信号的带宽。