CN103235463B - 高稳定、大频率间隔、频率间隔可调光学频率梳 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种获得高稳定、大频率间隔并且频率间隔可调光学频率梳的新方法。其特征在于频率间隔的选择可视需求而定，调制深度的选择基于信噪比分析，通过选择合适的调制深度来抑制噪声对光学频率梳稳定性的影响。这样获得的光学频率梳具有稳定性高、频率间隔大且频率间隔可在几GHz到几THz任意调节的特性。<!--1-->

Description

高稳定、大频率间隔、频率间隔可调光学频率梳

技术领域

本发明涉及高稳定、大频率间隔、频率间隔可调光学频率梳的产生。

背景技术

光学频率梳在研究物质与反物质的关系、分子组成的识别、高速光通信以及超精密光谱学测量等高科技研究领域都有极其重要的应用价值。2005年，JohnL.Hall和TheodorW.因发展基于激光的超精密光谱学测量以及完善光学频率梳技术方面的贡献而获得诺贝尔物理学奖。最近，有媒体已经报导了德国科学家成功地将该技术应用到天文望远镜上对宇宙的膨胀速度进行精确测量。所有这些表明，光学频率梳有极大的应用价值。而具有高稳定性、大频率间隔以及频率间隔可调的光源的获得则是目前亟待解决的问题。目前主要通过腔内锁模技术、腔内调相技术或者腔外引入调制将调制的连续光注入光纤通过调制不稳定性来获得光学频率梳。对于锁模技术，得到的光学频率梳频率间隔通常在兆赫兹量级，而且在腔长确定的情况下频率间隔不可调；腔内高频的相位调制器虽然可以获得频率间隔可调的光学频率梳，但是高频的相位调制器，尤其是大于100GHz的相位调制器，价格相当昂贵而且很难获得，因此难以得到大频率间隔的光学频率梳；腔外引入调制将调制的连续光注入光纤来获得光学频率梳主要有两种实现方法：一种方法是使用高频的强度调制器对连续波进行调制再将调制的连续波注入光纤，该方法同样面临高频调制器很难获得的缺点，而且噪声对产生的光学频率梳的稳定性影响程度与调制频率及调制深度的选择有很大的关系；另一种方法使用两频率临近的光进行拍频产生调制的连续光再注入光纤，该方法获得的光学频率梳频率间隔大，但产生的光学频率梳的稳定性同样受调制频率及调制深度的影响。以上这些缺点限制了这几种技术的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种基于光纤中调制不稳定性放大获得高稳定、大频率间隔、频率间隔可调光学频率梳的方法。该方法采用将两频率临近的光进行拍频再注入光纤来获得光学频率梳，但对于某选定的频率间隔，调制深度的选择要基于信噪比分析，通过选择合适的调制深度以及最佳的光纤长度来抑制噪声的放大，获得高稳定、大频率间隔、频率间隔可调光学频率梳。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种基于光纤中调制不稳定性放大获得高稳定、大频率间隔、频率间隔可调光学频率梳的方法，其特征在于：光源为两台完全一样的单色性极好的激光器，一台作为泵浦光源，一台作为信号光源；需要的频率间隔通过调节其中一台激光器的温度获得；合适的调制深度通过调节泵浦光源和信号光源的相对输出功率获得；最佳光纤长度的选择基于“剪断”法；光纤为标准单模光纤或光子晶体光纤。

所述的激光器输出波长可以是通信波段，也可以是中红外波段。

所述的需要的频率间隔通过调节信号光源水冷的温度来实现，其调节范围可以从几GHz到几THz。

所述的合适的调制深度通过调节泵浦光源和信号光源的相对输出功率获得，其大小基于信噪比分析，与频率间隔、泵浦光源和信号光源总功率、光纤的色散系数和非线性系数的选择有关。

所述的最佳光纤长度通过“剪断”法确定，由光谱分析仪进行监控。

所述的光纤可以是标准单模光纤、光子晶体光纤，光子晶体光纤的色散系数、非线性系数以及芯径可以自行设计。

本发明的优点在于对于不同种类的光纤都可以通过信噪比分析来选择合适的调制深度和调制频率，获得高稳定、大频率间隔、频率间隔可调光学频率梳。实验方案结构紧凑、便于操作。

下面结合附图和实施例对本发明的特点和性能做进一步详细说明，并构成本说明书的一部分。

附图说明：

图1为本发明第1实施例的结构组成示意图。

图2为本发明第2实施例的结构组成示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作详细说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

实施例1：

如图1所示，本实施例包括：

两台完全一样的单色性极好的激光器，25摄氏度水冷条件下输出波长为1550nm。一台作为泵浦光源1，水冷温度控制在25摄氏度，输出功率调为27.5W；另一台作为信号光源2，水冷温度从25度逐渐升高，直到获得合适的频率间隔，输出功率调为2.5W。

一个光耦合器3，用于将泵浦光及信号光拍频产生调制的连续光并注入单模光纤4。

一根比理论计算长度稍长的单模光纤4，其群速度色散系数为-20ps²/km，非线性系数为1.1W^-1km^-1，利用光在光纤中传输的调制不稳定性产生光学频率梳；在本实施例中，采用“剪断”法来确定最佳的光纤长度，一个光谱分析仪5用于监控产生的光学频率梳。

实施例2：

如图2所示，本实施例与实施例1的不同点是：

耦合元件是两个凸透镜透镜，一个作为准直透镜3、一个作为聚焦透镜4。

光纤是光子晶体光纤6，其色散系数、非线性系数以及芯径可以自行设计。

Claims (5)

1.一种基于两路光拍频后注入光纤中通过调制不稳定性放大获得高稳定、大频率间隔并且频率间隔可调光学频率梳的新方法，其特征在于该方法：频率间隔通过调控信号光源的输入波长实现在几GHz到几THz内宽范围调节；光学频率梳的稳定性通过调控调制深度和光纤长度实现；光源为两台完全一样的单色性极好的激光器，一台作为泵浦光源(1)，一台作为信号光源(2)。

2.根据权利要求1所述的一种基于光纤中调制不稳定性放大获得高稳定、大频率间隔并且频率间隔可调光学频率梳的新方法，其特征在于信号光源的输入波长的调控通过调节信号光源(2)水冷的温度来实现。

3.根据权利要求1所述的一种基于光纤中调制不稳定性放大获得高稳定、大频率间隔并且频率间隔可调光学频率梳的新方法，其特征在于调制深度的最佳化选择基于信噪比分析。

4.根据权利要求1所述的一种基于光纤中调制不稳定性放大获得高稳定、大频率间隔并且频率间隔可调光学频率梳的新方法，其特征在于调制深度的调节通过调节泵浦光源(1)和信号光源(2)的输出光强来实现。

5.根据权利要求1所述的一种基于光纤中调制不稳定性放大获得高稳定、大频率间隔并且频率间隔可调光学频率梳的新方法，其特征在于光纤长度的最佳化选择通过“剪断”法确定。