[发明专利]一种调控布里渊增益的方法、激光器及光生微波源

说明书

本发明公开了一种调控布里渊增益的方法、激光器及光生微波源，调控布里渊增益的方法具体为：谐振腔采用曲面边界的布里渊增益晶体，通过设计好的曲线光路作为声学声子的传输路径，声学声子在传输过程中与所述布里渊增益晶体晶轴的夹角φ不断变化，导致所述声学声子在晶体中的传播速度Vsubgt;a/subgt;(φ)也不断变化，产生后向布里渊增益包络，实现布里渊增益的调控。该布里渊增益的调控方法采用圆形光路与晶体晶轴夹角的逐渐变化，使得产生的声学声子速度不断变化，进而产生了增宽的后向布里渊增益特征，能够降低后向布里渊激光的阈值，一步降低布里渊激光器的线宽，并能增加布里渊激光应用的多样性。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其是一种调控布里渊增益的方法、激光器及光生微波源。

背景技术

近年来，布里渊激光器由于其具备低噪声和窄线宽等特性，已广泛应用于光纤传感器、光通信、光谱分析、原子钟、陀螺仪和光生微波等众多领域。受激布里渊散射是一种由三阶非线性效应造成的非弹性散射效应，其结果是光波和声波相互作用。为了有效实现基于布里渊散射的布里渊激光器，通常使用光纤和光学谐振腔增强光子和声子之间的相互作用。在长距离传输的光纤中，后向布里渊散射的阈值较低，因此可应用于慢光、脉冲操纵和光存储等多个领域。在光学谐振腔领域，制备低阈值布里渊激光器的工艺已经从熔烧法、研磨法发展到了基于芯片微纳刻蚀工艺的集成光子谐振腔领域。例如，在氮化硅集成光子学领域，跑道波导谐振腔已被用于实现窄线宽布里渊激光器。传统布里渊增益带宽很窄。在晶体中(例如氟化物光学晶体)，布里渊增益带宽一般只有几兆赫兹到几十兆赫兹。因此，设计宽增益带宽的低阈值布里渊激光器面临较大的挑战，工艺精度要求较高，这也大大限制了布里渊激光器的实现和应用。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出了一种调控布里渊增益的方法、激光器及光生微波源，该布里渊增益的调控方法采用圆形光路与晶体晶轴夹角的逐渐变化，使得产生的声学声子速度不断变化，进而产生了增宽的后向布里渊增益特征，能够降低后向布里渊激光的阈值，一步降低布里渊激光器的线宽，并能增加布里渊激光应用的多样性。

一种调控布里渊增益的方法，谐振腔采用曲面边界的布里渊增益晶体，通过设计好的曲线光路作为声学声子的传输路径，声学声子在传输过程中与所述布里渊增益晶体晶轴的夹角φ不断变化，导致所述声学声子在晶体中的传播速度V_a(φ)也不断变化，产生后向布里渊增益包络，实现布里渊增益的调控。

作为上述技术方案的优选，进入谐振腔的激光经过全反射后沿所述布里渊增益晶体的弯曲边界传输，激光在所述布里渊增益晶体的传输过程中产生谐振增强。

作为上述技术方案的优选，布里渊增益晶体的弯曲边界用于不断改变激光在谐振腔内的传输方向，实现激光传输方向与晶轴夹角φ的不断变化并同步实现布里渊激光的频移调控，其关系为Ω_B(φ)/2π＝2n_effv_a(φ)。

作为上述技术方案的优选，布里渊激光的增益系数与所述布里渊激光的频移调控的关系为其中，Γ_B为传统布里渊增益线宽，L为光程，Ω/2π为泵浦激光与斯托克斯信号光的频率差。

一种激光器，采用上述任意一项调控布里渊增益方法，包括泵浦源、耦合器和谐振腔，泵浦源通过电致伸缩产生声学声子，声学声子经耦合器射入晶体谐振腔后，沿曲面边界经过全反射传输，在传输平面内激光产生谐振增强。

作为上述技术方案的优选，所述谐振腔腔体的形状包括但不限于圆盘、圆环、跑道型曲线光路的其中一种。

作为上述技术方案的优选，所述谐振腔腔体尺寸包括但不限于毫米级、百微米和几十微米级的其中一种。

作为上述技术方案的优选，所述布里渊增益晶体采用单晶体或者多晶体。

作为上述技术方案的优选，所述耦合器包括但不限于棱镜耦合器、微纳光纤耦合器、集成光波导耦合器的其中一种。