[发明专利]一种基于光注入技术的光频梳产生装置

说明书

本发明公开了一种基于光注入技术的光频梳产生装置。本发明利用半导体激光器在外部光注入下呈现出的单周期振荡行为特性输出种子光频梳，并使用半导体光放大器的四波混频效应对其性能进行改善。通过调节进入到光注入半导体激光器中的光功率以及两个激光器间的频率差，实现光频梳梳齿间距的调谐，同时利用调制器和半导体光放大器的四波混频效应，得到梳齿间距可调、稳定的高质量光频梳。

技术领域

本发明属于微波光子学技术领域，具体涉及一种基于光注入技术的光频梳产生装置。

背景技术

在光学领域，光频梳作为一种超短光脉冲激光，可实现对光学频率的测量。为了表彰对光频梳的杰出贡献，三位科学家共享了2005年的诺贝尔物理学奖。光频梳在精密测距、电动力学理论研究等领域有众多的应用。由于光频梳的发展极大程度地促进了微波光子学的应用速度和效率，因此光频梳成为了微波光子学领域的研究热点。

传统光频梳的产生技术依赖于锁模激光器和循环频移结构。锁模激光器波长调谐范围较大，重频在一定范围内可调节，但是调节范围较小，因此生成光频梳的梳齿间距可调节但灵活性差，梳齿间距也较小。基于循环频移生成的光频梳，梳齿数目多、平坦度好，但也存在梳齿相位关系不稳定、噪声大等缺点。电光调制技术是另一种常见的产生光频梳方法。电光调制技术产生的光频梳梳齿间距灵活可调，但是梳齿数较少、梳齿不平坦，其性能被调制器的带宽所限制。故亟需设计一种能够具备高效率、简便、梳齿数多、梳齿平坦的光频梳产生装置。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于光注入技术的光频梳产生装置，用于解决上述现有技术中存在的技术问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

本发明采用的一种基于光注入技术的光频梳产生装置，包括激光器1、可调光衰减器、偏振控制器、光环形器、激光器2、射频源、调制器、半导体光放大器；其中所述激光器1依次连接所述可调光衰减器、偏振控制器和光环形器1端口将输出光波注入到与光环形器2端口连接的所述激光器2后，所述光环形器3端口的输出与所述调制器连接；所述调制器的输出与半导体光放大器连接；且所述射频源提供的射频信号通过所述调制器对所述激光器2输出的信号进行调制，通过调节所述激光器1提供的注入光以及所述射频源提供的射频信号的功率及频率和半导体光放大器的注入电流，在半导体光放大器的输出端口输出高质量光频梳。

进一步地，激光器1是波长可调、且具有一定光功率输出的激光器，用于提供波长可调、功率可调的注入光信号；

优选地，激光器1通常是波长灵活可调的激光源，可以是分布反馈激光器、分布布拉格反射镜激光器、垂直腔面发射激光器以及外腔激光器，可以方便准确地控制激光器1与激光器2之间的频率差，具有波长稳定性好、功率稳定度高、线宽窄的特点。

进一步地，所述光环形器是用于将光信号依次通过1端口、2端口到3端口进行单向传输，1端口、2端口和3端口分别与所述激光器1和所述激光器2的输出端口、所述调制器连接；

优选地，所述激光器1与所述光环形器间依次连有可调光衰减器与偏振控制器，其中所述可调光衰减器对所注入的光信号进行功率调节，所述偏振控制器对所注入的光信号进行偏振态的控制与调节，使激光器1与激光器2之间的光注入过程在激光器2的谐振腔中具有最优的注入效率；

进一步地，所述激光器2是允许外光注入半导体激光器，称之为光注入半导体激光器；

进一步地，使用了精确的电流和温度控制系统对所述激光器2的工作温度及驱动电流进行精密控制与调节；

优选地，激光器1可以是分布反馈半导体激光器、分布布拉格反射镜激光器、垂直腔面发射激光器以及法布里-珀罗半导体激光器等；

优选地，激光器2可以是分布反馈半导体激光器、分布布拉格反射镜激光器、垂直腔面发射激光器以及法布里-珀罗半导体激光器等；