CN113745955B - 一种光频梳的产生方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光频梳的产生方法及装置，具体的产生方法为：接收与非线性光学谐振腔的热稳态相匹配的泵浦光使其在非线性光学谐振腔内产生振荡，使泵浦光对应的布里渊增益与非线性光学谐振腔的目标纵模重合；在泵浦光的泵浦功率超过产生布里渊激光的阈值情况下，在目标纵模处持续产生布里渊激光；布里渊激光通过克尔非线性四波混频过程产生光频梳。本发明的技术方案，利用具有布里渊增益的非线性光学谐振腔可以在其热稳态区域产生一种光频梳，该光频梳不仅稳定性好而且具有低量子噪声和窄线宽特性。

Description

一种光频梳的产生方法及装置
技术领域
本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种光频梳的产生方法及装置。
背景技术
光学频率梳(Optical frequency comb，OFC)简称光频梳，是一种宽谱的高相干光源。光频梳在频域上表现为离散的、等间距频率排布的梳状光谱，其频率间隔通常与微波波段相匹配，因此它可以与更为成熟的微波频率计量学联系起来，从而将计量精度大幅度提高。
目前常见的光频梳多为克尔光频梳。泵浦激光在非线性光学谐振腔中，通过非线性光学谐振腔中的克尔非线性特性产生克尔光频梳。克尔光频梳具有多种形态，其中的光孤子态具有最低的噪声和最平滑的光谱，应用价值最高。再由于非线性光学谐振腔具有尺寸灵活、非线性系数大等特点，因此采用非线性光学谐振腔产生的光频梳频率间隔可以覆盖很宽的频率范围，能弥补传统的光频梳产生装置在高重频应用上的缺陷。
然而，目前的基于非线性光学谐振腔产生的光频梳虽然具有上述优点，但是其噪声水平由于直接受到泵浦源激光质量的影响，无法达到材料的量子噪声极限。特别是对于光孤子光频梳，由于该状态工作于谐振腔的非热稳态，因此还会受到谐振腔热效应的干扰而导致光孤子态被破坏。
发明内容
本发明提供了一种光频梳的产生方法及装置，以解决目前基于非线性光学谐振腔产生的光频梳噪声水平高、非热稳态不稳定的问题。
第一方面，本发明提供了一种光频梳的产生方法，包括：
接收与非线性光学谐振腔的热稳态相匹配的泵浦光使其在所述非线性光学谐振腔内产生振荡；
调整所述非线性光学谐振腔，使所述泵浦光对应的布里渊增益与所述非线性光学谐振腔中的目标纵模重合；
在所述泵浦光的泵浦功率超过产生布里渊激光的阈值情况下，在所述目标纵模处持续产生布里渊激光；
布里渊激光通过克尔非线性四波混频过程产生包括光孤子在内的光频梳。
结合第一方面，在第一方面的一种可实现方式中，调整所述非线性光学谐振腔，使所述泵浦光对应的布里渊增益与所述非线性光学谐振腔中的目标纵模重合的步骤包括：
调整所述非线性光学谐振腔的腔长，以调整所述目标纵模的位置，使得所述目标纵模与所述布里渊增益重合。
结合第一方面，在第一方面的一种可实现方式中，调整所述非线性光学谐振腔，使所述泵浦光对应的布里渊增益与所述非线性光学谐振腔中的目标纵模重合的步骤还包括：
改变所述非线性光学谐振腔所受的应力，以调整所述布里渊增益的位置，使得所述布里渊增益与所述目标纵模重合；其中，可以通过扭转非线性光学谐振腔的腔体以调整应力，扭转角度最大可达180°。
结合第一方面，在第一方面的一种可实现方式中，调整所述非线性光学谐振腔，使所述泵浦光对应的布里渊增益与所述非线性光学谐振腔中的目标纵模重合的步骤还包括：
改变所述非线性光学谐振腔的温度，以调整所述布里渊增益的位置，使得所述布里渊增益与所述目标纵模重合；其中，温度调节的范围为-10℃～+90℃。
结合第一方面，在第一方面的一种可实现方式中，调整所述泵浦光波长，也可以使所述泵浦光对应的布里渊增益与所述非线性光学谐振腔中的目标纵模重合；其中，所述泵浦光波长的调节范围为1540nm-1565nm。
结合第一方面，在第一方面的一种可实现方式中，产生的光频梳具有等频率间距排列的离散光谱，在非线性光学谐振腔的热稳态条件下产生，由布里渊激光通过克尔效应所激发。
结合第一方面，在第一方面的一种可实现方式中，产生的光频梳单根梳齿的线宽小于泵浦光的线宽。
结合第一方面，在第一方面的一种可实现方式中，产生的光频梳的噪声在无主动控制情况下可以达到非线性微腔对应的量子噪声极限。
第二方面，本发明还提供了一种光频梳的产生装置，包括：
泵浦源，用于向非线性光学谐振腔发射连续的泵浦光；以及，所述泵浦源可受控改变所述泵浦光的波长，使得所述泵浦光的波长与非线性光学谐振腔的热稳态相匹配，进而使所述泵浦光能在非线性光学谐振腔的热稳态中产生振荡并从所述非线性光学谐振腔中正常射出；
非线性光学谐振腔，用于将接收到的泵浦光对准所述非线性光学谐振腔中第一套纵模中的某个纵模；以及，所述非线性光学谐振腔可受控改变所述泵浦光对应的布里渊增益的位置或者改变所述非线性光学谐振腔中第二套纵模中目标纵模的位置，以使所述布里渊增益与所述目标纵模重合；并且，所述非线性光学谐振腔在所述泵浦光的泵浦功率超过产生布里渊激光阈值的情况下，在所述目标纵模处持续产生布里渊激光；其中，布里渊激光通过克尔非线性四波混频过程产生光频梳。
结合第二方面，在第二方面的一种可实现方式中，所述非线性光学谐振腔同时具有布里渊非线性和克尔非线性。
结合第二方面，在第二方面的一种可实现方式中，所述非线性光学谐振腔可以是行波谐振腔或者驻波谐振腔。
结合第二方面，在第二方面的一种可实现方式中，所述非线性光学谐振腔中的纵模可以由非线性光学谐振腔的不同偏振模式或者不同阶次的横模引入。
由以上技术方案可知，本发明提供了一种光频梳的产生方法及装置，具体的产生方法为：接收与非线性光学谐振腔的热稳态相匹配的泵浦光使其在非线性光学谐振腔内产生振荡，使泵浦光对应的布里渊增益与非线性光学谐振腔的目标纵模重合；在泵浦光的泵浦功率超过产生布里渊激光的阈值情况下，在目标纵模处持续产生布里渊激光；布里渊激光通过克尔非线性四波混频过程产生光频梳。本发明的技术方案，利用具有布里渊增益的非线性光学谐振腔可以在其热稳态区域产生一种光频梳，该光频梳不仅稳定性好而且具有低量子噪声和窄线宽特性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施案例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种光频梳的产生装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种非线性光学谐振腔中光线振荡的示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种光频梳的产生装置的结构示意图；
图4(1)为本发明实施例提供的采用光纤FP腔产生的光频梳的光谱示意图；
图4(2)为本发明实施例提供的采用光纤FP腔时产生的光频梳的拍频信号示意图；
图5(1)为本发明实施例提供的采用光纤FP腔产生的光频梳单根梳齿的线宽示意图；
图5(2)为本发明实施例提供的采用光纤FP腔产生的光频梳的相位噪声示意图；
图6为本发明实施例提供的光频梳的产生方法的流程图。
具体实施方式
非线性光学谐振腔中的克尔光学频率梳，是利用非线性光学谐振腔中的克尔非线性特性产生的。克尔光频梳具有多种形态，其中，光孤子态具有最低的噪声和最平滑的光谱，应用价值最高、用途最广。再由于非线性光学谐振腔具有尺寸灵活、非线性系数大等特点，因此采用非线性光学谐振腔产生的光频梳频率间隔可以覆盖很宽的频率范围，能弥补传统的光频梳产生装置在高重频应用上的缺陷。同时，这种光频梳的生成方法也有利于实现集成化应用。
原理上讲，当一束激光注入到非线性光学谐振腔中，非线性光学谐振腔就会具有热稳态和非热稳态两种状态。在光孤子光频梳的产生过程中，泵浦激光与非线性光学谐振腔会具有固定的相位关系，该相位关系通常为非热稳态，而光频梳产生过程中非线性光学谐振腔内的高功率密度会产生热效应，这种热效应会导致这种固定的相位关系受到干扰而无法稳定维持，进而光频梳难以维持其稳定状态。
虽然目前也有一些维持光频梳稳定性的方法，但多是需要利用一系列复杂的泵浦调谐、反馈及控制机制等操作，从而人为地主动维持泵浦激光与谐振腔相位的相对稳定性。这些方法不仅操作复杂，还依赖于人为操作。
另外，非线性光学谐振腔产生的光频梳的线宽及噪声等特性，都会直接受到泵浦激光特性的限制，目前常用的维持光频梳稳定性的方法也难以解决泵浦激光对于光频梳特性的限制。
基于上述内容，本发明实施例中提供了一种光频梳的产生装置及方法，能够在非线性光学谐振腔的热稳态中产生光频梳，这种光频梳不仅具有良好的稳定性还具有较低的量子噪声和较小的线宽。
图1为本发明实施例提供的一种光频梳的产生装置的结构示意图。如图1所示，本发明实施例中的光频梳主要包括泵浦源100和非线性光学谐振腔200两部分。其中，泵浦源100，用于向非线性光学谐振腔200发射连续的泵浦光；以及，泵浦源100可受控于自身电流或者温度的调整而改变泵浦光的波长，使得泵浦光的波长与非线性光学谐振腔200的热稳态相匹配，进而使泵浦光能在非线性光学谐振腔的热稳态中产生振荡并从非线性光学谐振腔200中正常射出。
非线性光学谐振腔200，用于将接收到的泵浦光对准非线性光学谐振腔200中第一套纵模中的某个纵模；以及，可受控于自身腔长、应力和温度的调整而改变泵浦光对应的布里渊增益的位置或者改变非线性光学谐振腔200中第二套纵模中目标纵模的位置，以使布里渊增益与目标纵模重合；并且，在泵浦光的泵浦功率超过产生布里渊激光阈值的情况下，在目标纵模处持续产生布里渊激光；其中，布里渊激光通过克尔非线性四波混频过程产生光频梳。
通常，一个谐振腔针对于特定波长的泵浦光具有热稳态，即，特定波长的泵浦光进入谐振腔中会不受腔内热效应的影响或者影响很小，正常从谐振腔中射出。当不属于特定波长的泵浦光进入该谐振腔中，谐振腔中的热效应会影响这个泵浦光在谐振腔中振荡和传播，进而无法理想地从谐振腔中射出。因此，为了保证射入非线性光学谐振腔200中的泵浦光能够正常射出，本发明实施例中泵浦源100发出的泵浦光的波长需要与非线性光学谐振腔200的热稳态相匹配。前述所说的特定波长可以是一个特定的波长也可以是一个特定的波长范围。
图2为本发明实施例提供的一种非线性光学谐振腔中光线振荡的示意图，如图2所示，非线性光学谐振腔200中可存在多套纵模，为了在热稳态产生光频梳，需要将泵浦光对准其中一套纵模中的某个纵模的热稳态，例如对准纵模1中的某个纵模，将非线性光学谐振腔200中泵浦光对应的布里渊增益与另外一套纵模中的某个纵模重合，例如纵模2中的某个纵模，并且在泵浦功率超过布里渊阈值时，可以在纵模2中的某个纵模处产生持续的布里渊激光。再由于非线性光学谐振腔200本身的特性，布里渊激光可以在非线性光学谐振腔200中基于克尔非线性四波混频机制激发出具有等频率间距排列的离散光谱的光频梳，如图2所示，在非线性光学谐振腔200的一个纵模上可以产生一个布里渊激光，进而在纵模上可以产生光频梳。
通常情况下，非线性光学谐振腔200中的纵模有若干套，在实际使用时，可以根据实际需要选择某一套特定的纵模产生光频梳。并且，非线性光学谐振腔200中的纵模可以由非线性光学谐振腔200的不同偏振模式或者不同阶次的横模引入。
泵浦源100是一种可调谐的连续光激光器，其发出的泵浦光是一种单一波长的光线，在非线性光学谐振腔200的纵模处产生的布里渊激光也是一种单一波长的激光，最后产生的光频梳包含多种波长的激光光线。
在本发明实施例中，光频梳产生后，由于泵浦光工作在非线性光学谐振腔的热稳态，可以抵抗频率抖动、环境温度改变等因素带来的扰动，使得产生的布里渊激光可以一直与非线性光学谐振腔保持固定的相位关系，从而实现了自稳定光频梳的产生。并且由于布里渊激光自身的线宽压窄特性，所产生的光频梳也同样具有低于泵浦光数个量级的线宽。
图3为本发明实施例提供的另一种光频梳的产生装置的结构示意图。在一些实施例中，为了能够更好地将泵浦源100发出的泵浦光收集到非线性光学谐振腔200中，还需要在泵浦源100与非线性光学谐振腔200之间依次设置隔离器300、半波片400和第一光束耦合器500，具体如图3所示。
其中，隔离器300，用于对所述泵浦光的方向进行控制，隔离器300只允许泵浦光单向通过，避免光线反射对正常发出的泵浦光进行干扰。
半波片400，用于旋转通过隔离器300的泵浦光偏振面，使通过隔离器300的泵浦光可以与非线性光学谐振腔200中的第一套纵模中的某个纵模相匹配。
第一光束耦合器500，用于将通过半波片400的泵浦光耦合到非线性光学谐振腔200中。
为了将非线性光学谐振腔200产生的光频梳收集使用，在非线性光学谐振腔200的输出位置还设有第二光束耦合器600，用于接收非线性光学谐振腔200产生的光频梳。
在一些实施例中的光频梳的产生装置中，泵浦源100发出的泵浦光光束经过隔离器300，旋转半波片400对其偏振进行控制，再通过第一光束耦合器500将光束耦合到非线性光学谐振腔200中。在非线性光学谐振腔200中，泵浦源100波长对应的布里渊增益与非线性光学谐振腔200的第二套纵模中的目标纵模重合，在该目标纵模处就可以产生持续的布里渊激光。再由于非线性光学谐振腔200本身的特性，布里渊激光可以在非线性光学谐振腔200中基于四波混频机制激发出具有等频率间距排列的离散光谱的光频梳。最后，再将输出的光频梳使用第二光束耦合器600进行收集。
在一些实施例中，光频梳产生后，由于泵浦光工作在非线性光学谐振腔的热稳态，可以抵抗频率抖动、环境温度改变等因素带来的扰动，使得产生的布里渊激光可以一直与非线性光学谐振腔保持固定的相位关系，从而实现了自稳定光频梳的产生。并且由于布里渊激光自身的线宽压窄特性，所产生的光频梳也同样具有低于泵浦光数个量级的线宽。
在谐振腔中，其共振峰的位置受到其材料、长度等因素的影响，不同的谐振腔其共振峰的位置不同，进而其达到热稳态的条件也不同，但是对于不同的谐振腔来说，只要其能产生布里渊增益，就都可以应用于本发明中作为非线性光学谐振腔200使用。在实际应用中，这种非线性光学谐振腔200多由具有布里渊增益的非线性材料制备而来的，且光学谐振腔的结构包括但不限于法布里-珀罗谐振腔(Fabry-Perot cavity，FP cavity)、线性腔(linear cavity)、环形腔(Ring cavity)、回音壁模式腔(Whispering gallery modecavity)等。
以光纤FP腔为例，将其应用到本发明实施例中，以可以获得稳定性好以及低量子噪声的光频梳，具体内容如下：
使用的光纤FP腔具有3.4×107的品质因子，自由光谱范围(FSR,Free spectralrange)为945.4MHz。当耦合进光纤腔的泵浦光功率逐渐提高，在腔内可以产生布里渊激光，此时调节泵浦光的频率即可产生光频梳。
图4(1)为本发明实施例提供的采用光纤FP腔产生的光频梳的光谱示意图，图4(2)为本发明实施例提供的采用光纤FP腔时产生的光频梳的拍频信号示意图。从图4(1)和图4(2)中可以看出，光频梳具有平滑的光谱，30dB带宽超过100nm，具有超过仪器分辨率极限的拍频线宽，证明了强的光梳相干性。在自由运转的状态下可以维持数小时，具有很好的被动稳定性，即在光纤FP腔处于热稳态时，光频梳不易受到影响。
图5(1)为本发明实施例提供的采用光纤FP腔产生的光频梳单根梳齿的线宽示意图，图5(2)为本发明实施例提供的采用光纤FP腔产生的光频梳的相位噪声示意图。从图5(1)和图5(2)中可以看出，光频梳的单根梳齿具有比泵浦光低三个量级以上的线宽，并且相位噪声在10kHz以上的范围内可达量子噪声极限-180dBc/Hz。
从上述内容可以看出，本发明实施例中可以优选地利用光纤FP腔作为非线性光学谐振腔200使用，以在热稳态产生光频梳，并且产生的光频梳具有以下特点：
首先，光频梳可以实现微波波段的重复频率，即光频梳中梳齿之间的频率间隔为1GHz-1THz，而传统的锁模激光器实现的通常是小于1GHz的重复频率，并且传统的克尔微腔光频梳实现的通常是大于10GHz的重复频率，因此本发明实施例提供的光频梳能够填补传统光频梳的频率空白；
其次，泵浦光工作在谐振腔的热稳态，因此产生的光频梳具有良好的自由运转被动稳定性并可维持数小时，可以很好的抵抗由于激光器频率抖动、谐振腔热漂移等带来的扰动，而传统的克尔光频梳的被动稳定性较差，一旦受到扰动很容易丢失孤子态；
再有，由于布里渊激光具有压窄线宽的特性，即在谐振腔中共振的布里渊激光具有比泵浦光更窄的线宽，通常线宽压窄效应可达1000倍以上，进而由布里渊激光产生的光频梳也具有同样的窄线宽特性，这样便大大降低了对泵浦光线宽的要求，而对于传统的克尔光频梳，四波混频机制使得克尔光频梳的线宽必然大于或等于泵浦光的线宽。
最后，本发明实施例中产生的光频梳具有可达量子噪声极限的相位噪声水平-180dBc/Hz，在微波光子学等领域具有较高的应用价值，而传统的克尔光频梳的量子噪声极限的相位噪声水平一般在150-160dBc/Hz的水平。
常规的FP腔也称平面平行腔，由两个平行平面反射镜组成，根据以上内容，可知本发明实施例中最优选的可采用光纤FP腔产生光频梳，但是在一些实施例中，采用其他例如线性腔、环形腔、回音壁模式腔等通过上述这种光频梳的产生方法，也可以具有比目前的克尔光频梳更稳定的特点，也具有更窄的线宽以及更低的量子噪声，在此不一一说明，泵浦光在这些腔内发生振荡的示意图均如图2所示。
图6为本发明实施例提供的光频梳的产生方法的流程图，如图6所示，该方法具体在非线性光学谐振腔200中实现，包括如下步骤：
步骤S101，接收与非线性光学谐振腔200的热稳态相匹配的泵浦光使其在非线性光学谐振腔200内产生振荡。
一个谐振腔针对于特定波长的泵浦光具有热稳态，即，特定波长的泵浦光进入谐振腔中会不受腔内热效应的影响或者影响很小，正常从谐振腔中射出。当不属于特定波长的泵浦光进入该谐振腔中，谐振腔中的热效应会影响这个泵浦光在谐振腔中的散射和传播，进而无法理想地从谐振腔中射出。因此，为了保证射入非线性光学谐振腔200中的泵浦光能够正常射出，本发明实施例中通过调节泵浦源100的电流、温度或其他参数，改变其发出泵浦光的波长，使得泵浦光能够与非线性光学谐振腔200的热稳态相匹配，进而也以使泵浦光能在非线性光学谐振腔200的热稳态中产生振荡。
步骤S102，调整所述非线性光学谐振腔200，使泵浦光对应的布里渊增益与所述非线性光学谐振腔200中的目标纵模重合。
步骤S103，在所述泵浦光的泵浦功率超过产生布里渊激光的阈值情况下，在所述目标纵模处持续产生布里渊激光。
通常，布里渊增益与非线性光学谐振腔200种类有关，不同非线性光学谐振腔200中的布里渊频移不同，进而布里渊增益在图2中的位置就会发生变化，当布里渊增益与非线性光学谐振腔200的一个目标纵模重合，或者一个目标纵模与布里渊增益具有重叠的部分，并且泵浦源100的泵浦功率超过产生布里渊激光的阈值时，就会在该目标纵模处产生一个布里渊激光。
为了将布里渊增益与目标纵模重合，需要对布里渊增益的位置或者目标纵模的位置进行调整，在非线性光学谐振腔200材料固定的情况下，目标纵模的位置与非线性光学谐振腔200的腔长有关，以及，布里渊增益的频移与非线性光学谐振腔200的形状有关，因此，对布里渊增益的位置或者目标纵模的位置进行调整的具体方式为：
调整非线性光学谐振腔200的腔长，以调整纵模的位置，使得纵模与布里渊增益重合；其中，腔长的长度变化通常处于微米量级。
或者，对非线性光学谐振腔200调整应力，以调整布里渊增益的位置，使得布里渊增益与纵模重合。以上述光纤FP腔为例，可通过扭转光线FP腔的腔体以调整应力，其中，光线FP腔的腔体扭转角度最大可达180°。
或者，对非线性光学谐振腔200改变温度，以调整布里渊增益的位置，使得布里渊增益与纵模重合。以上述光纤FP腔为例，对其进行温度调节时，温度调节的范围大约是-10℃～+90℃。
再或者，通过调整泵浦源100而改变泵浦光的波长，使得布里渊增益与纵模重合。如泵浦源100应用于上述光纤FP腔中，对泵浦源100进行波长的调节范围通常是1540nm-1565nm。
步骤S104，布里渊激光通过克尔非线性四波混频过程产生光频梳。
本申请实施例中的非线性光学谐振腔200同时具有布里渊非线性和克尔非线性，并且基于这些性质，使得非线性光学谐振腔200自身带有克尔非线性四波混频机制，克尔非线性四波混频是非线性光学中的互调现象，其中两个或三个波长之间的相互作用产生两个或一个新的波长，因此，单一波长的布里渊激光经过了四波混频作用之后，就会产生具有不同波长或者频率的光频梳。
值得说明的是，上述所说的调整布里渊增益位置或者纵模位置的方式并不仅仅限于调整腔长或者对谐振腔改变应力或者对谐振腔改变温度或者对泵浦光改变波长，其他可以调整布里渊增益的位置或者纵模的位置的方式在本发明中同样适用。
并且，上述调整布里渊增益位置或者纵模位置的方式仅仅是以光纤FP腔为例进行说明。在实际应用中，可使用的非线性光学谐振腔200的种类还有多种，其他的非线性光学谐振腔200也可以采用上述具体的应力调整方式、温度调节范围和泵浦光波长调节范围等，或者在参考这些调整方式和调节范围的基础上，基于自身的特点、属性等适应性地调整腔长的长度变化范围、腔体的扭转角度、温度调节的范围以及泵浦光波长的调节范围等。
结合上述产生光频梳的装置和方法的实施例内容，可以获得一种稳定的光频梳，所以本发明实施例中还具体提供了一种光频梳，该光频梳不仅具有等频率间距排列的离散光谱，还是在非线性光学谐振腔200的热稳态中产生，所述非线性光学谐振腔200用于表示同时具有克尔非线性和布里渊增益的谐振腔。并且，最优的情况下，所述光频梳的线宽小于泵浦光的线宽数个量级，例如三个量级等；所述光频梳的量子噪声极限的相位噪声水平为-180dBc/Hz；所述光频梳的重复频率为1GHz左右。
由以上技术方案可知，本发明提供了一种光频梳的产生方法及装置，具体的产生方法为：接收与非线性光学谐振腔的热稳态相匹配的泵浦光使其在非线性光学谐振腔内产生振荡，使泵浦光对应的布里渊增益与非线性光学谐振腔的目标纵模重合；在泵浦光的泵浦功率超过产生布里渊激光的阈值情况下，在目标纵模处持续产生布里渊激光；布里渊激光通过克尔非线性四波混频过程产生光频梳。本发明的技术方案，利用具有布里渊增益的非线性光学谐振腔可以在其热稳态区域产生一种光频梳，该光频梳不仅稳定性好而且具有低量子噪声和窄线宽特性。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (12)

1.一种光频梳的产生方法，其特征在于，包括：
接收与非线性光学谐振腔的热稳态相匹配的连续的单一波长的泵浦光使其在所述非线性光学谐振腔内产生振荡；
调整所述非线性光学谐振腔，使所述泵浦光对应的布里渊增益与所述非线性光学谐振腔中的目标纵模重合；
在所述泵浦光的泵浦功率超过产生布里渊激光的阈值情况下，在所述目标纵模处持续产生布里渊激光；
布里渊激光通过克尔非线性四波混频过程产生包括光孤子在内的光频梳。
2.根据权利要求1所述的产生方法，其特征在于，调整所述非线性光学谐振腔，使所述泵浦光对应的布里渊增益与所述非线性光学谐振腔中的目标纵模重合的步骤包括：
调整所述非线性光学谐振腔的腔长，以调整所述目标纵模的位置，使得所述目标纵模与所述布里渊增益重合。
3.根据权利要求1所述的产生方法，其特征在于，调整所述非线性光学谐振腔，使所述泵浦光对应的布里渊增益与所述非线性光学谐振腔中的目标纵模重合的步骤还包括：
改变所述非线性光学谐振腔所受的应力，以调整所述布里渊增益的位置，使得所述布里渊增益与所述目标纵模重合；其中，可以通过扭转非线性光学谐振腔的腔体以调整应力，扭转角度最大可达180°。
4.根据权利要求1所述的产生方法，其特征在于，调整所述非线性光学谐振腔，使所述泵浦光对应的布里渊增益与所述非线性光学谐振腔中的目标纵模重合的步骤还包括：
改变所述非线性光学谐振腔的温度，以调整所述布里渊增益的位置，使得所述布里渊增益与所述目标纵模重合；其中，温度调节的范围为-10℃～+90℃。
5.根据权利要求1所述的产生方法，其特征在于，调整所述泵浦光波长，也可以使所述泵浦光对应的布里渊增益与所述非线性光学谐振腔中的目标纵模重合；其中，所述泵浦光波长的调节范围为1540nm-1565nm。
6.根据权利要求1所述的产生方法，其特征在于，产生的光频梳具有等频率间距排列的离散光谱，在非线性光学谐振腔的热稳态条件下产生，由布里渊激光通过克尔效应所激发。
7.根据权利要求1所述的产生方法，其特征在于，产生的光频梳单根梳齿的线宽小于泵浦光的线宽。
8.根据权利要求1所述的产生方法，其特征在于，产生的光频梳的噪声在无主动控制情况下可以达到非线性微腔对应的量子噪声极限。
9.一种光频梳的产生装置，其特征在于，包括：
泵浦源，用于向非线性光学谐振腔发射连续的单一波长的泵浦光；以及，所述泵浦源可受控改变所述泵浦光的波长，使得所述泵浦光的波长与非线性光学谐振腔的热稳态相匹配，进而使所述泵浦光能在非线性光学谐振腔的热稳态中产生振荡并从所述非线性光学谐振腔中正常射出；
非线性光学谐振腔，用于将接收到的泵浦光对准所述非线性光学谐振腔中第一套纵模中的某个纵模；以及，所述非线性光学谐振腔可受控改变所述泵浦光对应的布里渊增益的位置或者改变所述非线性光学谐振腔中第二套纵模中目标纵模的位置，以使所述布里渊增益与所述目标纵模重合；并且，所述非线性光学谐振腔在所述泵浦光的泵浦功率超过产生布里渊激光阈值的情况下，在所述目标纵模处持续产生布里渊激光；其中，布里渊激光通过克尔非线性四波混频过程产生光频梳。
10.根据权利要求9所述的产生装置，其特征在于，所述非线性光学谐振腔同时具有布里渊非线性和克尔非线性。
11.根据权利要求9所述的产生装置，其特征在于，所述非线性光学谐振腔可以是行波谐振腔或者驻波谐振腔。
12.根据权利要求9所述的产生装置，其特征在于，所述非线性光学谐振腔中的纵模可以由非线性光学谐振腔的不同偏振模式或者不同阶次的横模引入。
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