[发明专利]基于功率下降比例的单孤子自动化产生方法及系统

说明书

本发明提供了一种基于功率下降比例的单孤子自动化产生方法及系统，调谐泵浦激光，根据功率自动化判断微纳谐振腔内光场状态。实时计算功率标准差，当标准差减小时，微纳谐振腔从图灵态、混沌态演化至多孤子态；差分输出功率，检测功率跳变，根据功率跳变的功率下降比例，判断孤子数量的变化，以此判断是否产生单孤子。单孤子产生后，自动监视孤子的存在性，并在孤子消失后自动恢复单孤子态。本发明根据功率下降比例、差分、标准差等多个角度描述输出功率，实时、动态判断微纳谐振腔内光场状态，具有更高的鲁棒性与抗干扰能力，实现了自动化的产生单孤子、恢复单孤子，减少人工操作。

技术领域

本发明涉及光学频率梳技术领域，具体地，涉及一种基于功率下降比例的单孤子自动化产生方法及系统。

背景技术

光学频率梳是一种由频率间隔相等的谱线组成的电磁波。其中，基于微纳谐振腔非线性参量过程产生的耗散克尔孤子光学频率梳，具有高度相干、高重复频率和低噪声等特性，在光通信、超快测距、调频连续波激光雷达、低相噪微波产生、光学频率合成、双梳光谱和量子密钥分布等领域得到广泛应用。

然而，由于微纳谐振腔热效应的影响，稳定地到达单孤子态，产生单个克尔孤子光频梳较为困难。为解决这个问题，许多获取单孤子态的方法被提出，如泵浦激光快速扫描，反向调谐，脉冲驱动，在腔内产生布里渊散射，通过强度调制器、加热器或辅助激光控制热效应等方案。其中，通过辅助激光控制热效应的方案，可以大幅降低泵浦激光调谐速度，降低功率变化速度，降低功率采集、实时数据处理的难度，适合用于计算机控制的自动化单孤子产生。

经检索，公开号为CN111244741A的中国发明专利申请，公开了一种程控微腔单孤子光学频率梳产生系统及产生方法，旨在解决现有微腔光频梳的产生过程依赖于专业人员的实验能力，不能自动化产生，从而不利于微腔光频梳工程化应用的问题。该发明基于温度控制器与辅助激光控制热效应的方案产生单孤子，通过控制单元实现程序控制，以设定的功率区间判别系统是否产生单孤子。但是，具体应用该系统及方法时需要设定的功率区间，与应用的微纳谐振腔、泵浦激光功率、辅助激光功率、系统线路损耗等因素有关，若上述因素发生变化，设定的功率区间也要修改或重新标定，否则容易出现判断错误。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于功率下降比例的单孤子自动化产生方法及系统。

根据本发明的一个方面，提供了一种基于功率下降比例的单孤子自动化产生方法，包括：

S1，设置泵浦激光与辅助激光的波长和输出功率，调整泵浦激光与辅助激光的偏振态；

S2，调谐辅助激光，获取辅助激光谐振峰位置；

S3，再次调谐辅助激光至所述辅助激光谐振峰蓝失谐区；

S4，记录此时经过光纤布拉格光栅过滤后的泵浦激光透射功率，作为背景噪声功率P_noise；

S5，调谐泵浦激光进入谐振峰，采集经过光纤布拉格光栅过滤后的泵浦激光透射功率；实时计算采集的功率数据的标准差，当标准差减小时，认为微纳谐振腔从图灵态、混沌态演化至多孤子态；

S6，继续调谐泵浦激光，采集经过光纤布拉格光栅过滤后的泵浦激光透射功率；对采集的功率数据做差分处理，检测功率跳变；计算功率跳变的功率下降比例：r＝(P_before-P_after)/(P_before-P_noise)，其中，P_before表示功率跳变前的功率数据，P_after表示功率跳变后的功率数据，r反映在功率跳变中孤子能量消失的比例；根据r判断功率跳变中孤子数量的变化，若跳变后为单个孤子，微纳谐振腔到达单孤子态，停止调谐泵浦激光；