CN107144984A - 一种基于光学频移回路的光学频率梳产生方法 - Google Patents

一种基于光学频移回路的光学频率梳产生方法 Download PDF

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于涛
孔林阳
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    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
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Abstract

本发明是一种基于光学频移回路的光学频率梳产生方法，该方法包括如下步骤：可调谐激光器发出一束频率为f0的可调谐光源，作为种子光源注入到光学回路中，经过频移器，种子光源的频率偏移了Δf大小，产生了频率为f0+Δf的新谱线；回路中的EDFA用来补偿光信号的损耗，将新频率谱线功率放大至种子光源水平，被放大的新谱线与种子光源耦合，构成新的光源频谱。新光谱由功率近似相同，频率间距为Δf的两条谱线组成。新光谱重新注入到光回路的频移器中，光谱每次经过光学回路就会新增一条频率谱线。经过多次循环，谱线数量不断增加，直到回路达到稳态；通过光学滤波器，滤出平坦度较好的光谱段。该方法简单有效，产生的光学频率梳在平坦度和光谱带宽上均具有优势。

Description

一种基于光学频移回路的光学频率梳产生方法
技术领域
本发明涉及光学频率梳的产生技术领域，特别是涉及一种基于光学频移回路的光学频率梳的产生技术。
背景技术
光学频率梳(OFC)是一种高效、高质、高功率的稳定光源，其光谱由频率等间距分布的离散谱线构成。OFC技术作为新型技术，在超高精度检测、化学成分快速探测、任意波形产生、超级激光器构造以及长距离通信等方面有着广泛应用。
目前，OFC的产生技术已经取得了显著地成就。但纵观现有方案，可以发现OFC产生方法在降低复杂度和成本方面仍需改善。因此，本文提出了一种基于频移器的光学频率梳产生方法。关键器件只需一个光源和一个频移器，就可以获得新的谱线，具有结构简单、器件利用率高等优点。利用光学回路，每次回路将光谱频移相同间距后与种子光源耦合，将光谱带宽拓展到很宽范围。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种基于频率器的光学频率梳的产生方法。本发明产生了平坦度很好的宽光学频率梳，并且克服了现有OFC产生技术中复杂度高、成本高的问题。
技术方案：本发明的方法所需器件少，关键器件为一个窄线宽可调谐激光器、一个频移器和一个EDFA。引入了光学频移回路，提高了器件利用率，降低了方案成本。而光学频移回路，可实现新光谱与种子光源耦合，很大程度上拓展了光学频率梳的带宽。另外，EDFA在C波段具有较为平坦的增益谱，可以将回路中的新光谱功率放大到种子光源水平，提高光谱平坦度。
本发明的一种基于频移器的光学频率梳产生方法包括如下步骤：
步骤1.将可调谐激光器发出的频率为f0的单频光源，作为种子光源注入到光学回路中，经过频移器，种子光源的频率偏移了Δf大小，产生了频率为f0+Δf的新频率谱线；
步骤2.在回路中放置掺铒光纤放大器EDFA用来补偿光信号的损耗，将新频率谱线功率放大至种子光源水平；
步骤3.将被放大的新频率谱线与种子光源通过光学耦合器耦合，作为新的光源频谱，将新的光源频谱重新注入到光回路的频移器中，输出两条频率分别为f0+Δf和f0+2Δf的谱线；
步骤4.重复以上的步骤3，随着循环次数的增加，谱线数目不断增多，直到光路达到稳态。
步骤5.在回路中引入光学滤波器，光学滤波器中心频率为稳态光谱平坦段的中心频率，带宽为稳态光谱平坦段带宽，滤出平坦度较好的光学频率梳。
其中：
所述的种子光源由可调谐、窄线宽的激光器发出，其中心频率可调谐范围覆盖C波段。
所述的掺铒光纤放大器EDFA为C波段增益平坦的放大器。
所述的光学滤波器中心频率可调谐、可滤出带宽宽。
所述的频移器频移损耗低，频移波长可调谐。
有益效果：本发明提出的光学频率梳的产生方法，简单有效，成本低，且保持了平坦度和带宽上的优势。
创新之处在于：
(1)利用频移器，取代了广泛运用的调制器，来产生新的光谱。产生的新谱线功率和线宽等光学性质稳定，在提高平坦度上更有前景。
(2)采用的EDFA平坦增益谱范围广，且覆盖了光通信中使用率最高的C波段，可以产生高功率、宽带宽的C波段光学频率梳。
(3)引入光学回路，提高了光器件的利用率，为拓展了光谱带宽带来了无限可能。
(4)操作简单，无需复杂的参数控制，仅需保证种子光源的波长为EDFA的平坦增益谱起始波长。
附图说明
图1为本发明基于频移器的光学频率梳的产生装置的结构图。
其中有：可调谐激光器TLD，2*2光学耦合器OC，频移器，光学滤波器，掺铒光纤放大器EDFA，光谱分析仪OSA。
图2为光学频移回路达到稳态时输出的光谱图(无滤波器)。
图3为光学频移回路达到稳态时输出的光谱图(引入滤波器)。
具体实施方式
本发明设计了一种光学频率梳的产生方法，是基于频移器的，并引入光学回路降低成本，提高器件利用率。该光路包括一个可调谐光源、一个频移器、一个EDFA和一个滤波器。种子光源由可调谐激光器发出，波长为EDFA的平坦增益谱起始波长。频移器频移范围可调谐，损耗低。
本发明的方法包括如下步骤：可调谐激光器发出一束单频光，作为种子光源注入到光学回路中，波长为EDFA增益谱平坦范围起始波长。经过频移器偏移了Δf大小，产生了频率为f0+Δf的新谱线。回路中的EDFA将新频率谱线功率放大至种子光源水平。被放大的新谱线与种子光源耦合，构成新的光源频谱。新光谱重新注入到光回路的频移器中，光谱每次经过光学回路就会新增一条频率谱线。经过光学滤波器，滤出平坦度较好的光谱段。产生的光学频率梳在平坦度和光谱带宽上均具有优势。利用光谱分析仪观察得到的光学频率梳，并通过计算得到其光谱带宽和平坦度值。
下面结合实例对光学频率梳的产生方法作进一步阐述。
实施例一
1、设置器件参数：激光器功率0dBm、线宽10MHz、噪声阈值-100dBm、静态噪声3dBm；频移器频谱频移量100GHz；光学滤波器中心频率193.2THz、带宽2.5THz；掺铒光纤放大器的纤芯直径2.2μm，铒离子的掺杂直径2.2μm，铒离子亚稳态寿命10ms，数值孔径0.24，铒离子浓度1×1025m-3，光纤在1550nm处损耗0.1dB/m，980nm处损耗0.15dB/m，光纤长度0.68m，前向泵浦功率100mW，前向泵浦波长980nm，噪声中心频率193.4THz，噪声带宽13THz。
2、种子光源为192THz，经过频移器频移了100GHz，输出192.1THz的新谱线，经过EDFA放大功率补偿损耗，与频率为192THz的种子光源耦合，作为新的种子光源再次注入到光回路中。种子光源在回路中不断频移拓宽，达到稳态后得到了8THz，覆盖范围192THz～200THz频段的光谱(见附图2)。
3、在光回路中放置光学滤波器，矩形光学滤波器中心频率193.2THz、带宽2.5THz，滤出2.5THz且平坦度为1.95dB的光谱；(见附图3)。

Claims (6)

1.一种光学频率梳的产生方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
步骤1.将可调谐激光器发出的频率为f0的单频光源，作为种子光源注入到光学回路中，经过频移器，种子光源的频率偏移了Δf大小，产生了频率为f0+Δf的新频率谱线；
步骤2.在回路中放置掺铒光纤放大器EDFA用来补偿光信号的损耗，将新频率谱线功率放大至种子光源水平；
步骤3.将被放大的新频率谱线与种子光源通过光学耦合器耦合，作为新的光源频谱，将新的光源频谱重新注入到光回路的频移器中，输出两条频率分别为f0+Δf和f0+2Δf的谱线；
步骤4.重复以上的步骤3，随着循环次数的增加，谱线数目不断增多，直到光路达到稳态。
步骤5.在回路中引入光学滤波器，光学滤波器中心频率为稳态光谱平坦段的中心频率，带宽为稳态光谱平坦段带宽，滤出平坦度较好的光学频率梳。
2.根据权利要求1所述的一种光学频率梳的产生方法，其特征在于：所述的种子光源由可调谐、窄线宽的激光器发出，其中心频率可调谐范围覆盖C波段。
3.根据权利要求1所述的一种光学频率梳的产生方法，其特征在于：所述的掺铒光纤放大器EDFA为C波段增益平坦的放大器。
4.根据权利要求1所述的一种光学频率梳的产生方法，其特征在于：所述的光学滤波器中心频率可调谐、可滤出带宽宽。
5.根据权利要求1所述的一种光学频率梳的产生方法，其特征在于：所述的频移器频移损耗低，频移波长可调谐。
6.根据权利要求3所述的一种光学频率梳的产生方法，其特征在于：所述的掺铒光纤放大器EDFA增益频谱范围为1530nm～1565nm。
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