[发明专利]光学频率梳发生器中一种功率有效的微波信号配置方法

说明书

技术领域

在基于级联的单臂马赫曾德尔型强度调制器和LiNbO₃相位调制器的光学频率梳发生器中，其调制信号为具有倍频关系的两个正弦射频信号时可产生更多的光频率谱线。本发明涉及一种针对于这种光学频率梳信号发生器的微波调制信号配置方法。通过合理配置微波射频信号，可在系统输出谱线平坦度一定的条件下，有效降低相位调制器所需的微波信号驱动功率。本发明属于微波光子技术领域，尤其涉及基于光调制的光学频率梳产生方法的技术领域。

背景技术

近年来，光学频率梳发生器吸引了越来越多的关注。光学频率梳可被用于光任意波形产生（O-AWG），波分复用（WDM）网络，光频率测量及其它基本物理量测量等方面。

到目前为止，产生光学频率梳的方法主要包括两种：一种是采用锁模激光器的方法，另一种是基于光学调制的方法。后一种方法由于其更易调节，具有高稳定和大带宽等突出优点，是目前的研究热点。在采用级联强度和相位调制器产生光频梳的系统中，通过增大相位调制器的调制指数可以增加输出的光频率谱线的条数，然而，大功率微波信号源价格昂贵且输出功率有限。另一种增加输出光频率谱线条数的方法是对多个正弦微波信号进行光调制。如，通过在相位调制器上加载3GHz的正弦型及其三次谐波微波信号，可得到间隔为3GHz的9条平坦度为0.8dB的光频梳（参考文献：S.Ozharar,F.Quinlan,I.Ozdur,et al.Ultraflat Optical Comb Generation by Phase-Only Modulation of Continuous-Wave Light[J].IEEE Photonics Technology Letters.Vol.20,No.1,2008,pp:36-38.）。再如，利用两个强度和两个相位调制器级联，将频率为10GHz的微波信号和其二次谐波信号分别施加于两个相位调制器，可得到38条频率间隔为10GHz，平坦度为1dB的谱线（参考文献：R.Wu,V.R.Supradeepa,C.M.Long,et al.Generation of very flat optical frequency combs from continuous-wave lasers using cascaded intensity and phase modulators driven by tailored radio frequency waveforms [J].Optics Letters.Vol.35,No.19,2010,pp:3234-3236.）。

因此，在目前已有的基于双射频信号光调制产生光学频率梳的研究中，都将基频信号加载在强度调制器上，而其高次谐波信号施加在相位调制器上，这样虽然能够在一定程度上增加输出的光学频率梳平坦谱线数量，但需要较高的微波信号功率，一般需要大于27dBm，有的甚至达到30dBm，购买此类高频大功率信号源需要较高成本。本发明针对这种基于双正弦射频信号光调制的光学频率梳发生器，提供一种功率有效的微波调制信号配置方法。

发明内容

本发明公开了一种在基于双正弦射频信号光调制的光学频率梳发生器中有效配置微波调制信号的方法。具体方法为，将基频正弦射频信号加载于相位调制器，高次谐波信号加载于强度调制器。这种配置方法与传统方法，即将基频信号加载于强度调制器，高次谐波信号加载于相位调制器的方法相比，本发明提供的方法可以较低的微波信号功率产生相同谱线条数且具相同平坦度的光学频率梳，并且输出的光学频率梳具有更高的功率效率。

具体而言，本发明涉及的光学频率梳发生器结构如图1所示。图1中，激光器(1)发出的连续激光进入强度调制器(2)，微波信号源(3)和直流电压源(4)加载到强度调制器(2)上。强度调制器(2)的输出送入相位调制器(5)，微波信号源(6)施加于相位调制器(5)，最后从相位调制器(5)输出光学频率梳(7)。通过调节微波信号源(3)和(6)及强度调制器(2)的直流电压源(4)可以使得输出的光学频率梳(7)实现平坦化。具体的理论公式为：