CN111600192A - 一种光孤子产生系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种光孤子产生系统。该系统包括波长可调光源、偏振控制器、第一环行器、光纤、第一滤波器以及光学微腔；其中，光学微腔包括衬底和位于衬底一侧的支撑柱和腔体；波长可调光源用于提供泵浦光；偏振控制器用于调节泵浦光的偏振方向，以调整泵浦光与光学微腔的耦合效率；泵浦光在光学微腔中激发背向布里渊激光，背向布里渊激光在光学微腔内发生四波混频效应，产生耗散克尔孤子；第一滤波器用于滤除泵浦光和背向布里渊激光，以输出耗散克尔孤子。本发明实施例的技术方案，利用背向布里渊激光产生耗散克尔孤子，可以避免在孤子形成过程中泵浦光红失谐的热不稳定性引起复杂的调节技术，有利于实现光孤子产生系统的小型化和集成化。
Description
技术领域
本发明实施例涉及激光技术，尤其涉及一种光孤子产生系统。
背景技术
光孤子是一种在传输过程中可以保持时域波形和光谱形状不变的脉冲。基于微腔的耗散时域克尔孤子利用参量增益补偿微腔的损耗以及色散与克尔非线性的平衡，可以产生脉冲宽度为飞秒级别、重复频率在GHz到THz范围的脉冲，在频域上表现为相位锁定的等间距的光学频率梳。微腔孤子频率梳具有较宽的光谱、高重复频率并且可以芯片集成，已经在相干光通讯、低噪声微波源、双光梳光谱、光学测距、光学频率合成、光钟等方面具有广泛的应用。
为了实现微腔孤子频率梳，需要将泵浦激光调至泵浦腔模的红失谐，孤子形成时，光梳功率的透射谱随着泵浦激光频率的扫描会出现台阶状，显示出孤子存在时泵浦激光的频率范围。由于光学微腔的热光非线性会导致腔模频率红移，泵浦激光在红失谐机制是热不稳定的，需要利用泵浦功率调制(power kicking)、快速调节激光频率或者是补偿热效应的方法来实现孤子态。这些方法技术复杂，孤子存在区域的泵浦激光频率范围较小，需要引入额外的电学和光学组件对腔内激光的功率或频率进行调节，不利于系统小型化、集成化的发展。
发明内容
本发明实施例提供一种光孤子产生系统，该系统利用蓝失谐的单模连续泵浦激光先在光学微腔中产生红失谐的背向布里渊激光，然后利用背向布里渊激光产生耗散克尔孤子。由于泵浦激光处于蓝失谐的热稳定状态，可以直接通过手动调节激光器的压电来实现孤子态，避免了在孤子形成过程中由于泵浦激光红失谐的热不稳定性引起的复杂的调节技术，有利于实现光孤子产生系统的小型化和集成化。
本发明实施例提供一种光孤子产生系统，包括波长可调光源、偏振控制器、第一环行器、光纤、第一滤波器以及光学微腔；
所述波长可调光源的输出端与所述偏振控制器的输入端连接，所述偏振控制器的输出端与所述第一环行器的第一端连接，所述第一环行器的第二端与所述光纤连接，所述第一环行器的第三端与所述第一滤波器的输入端连接；
所述光纤从所述第一环行器的第二端延伸至所述光学微腔，延伸至所述光学微腔的所述光纤包括锥状结构，所述光纤通过所述锥状结构与所述光学微腔耦合；
其中，所述光学微腔包括衬底和位于所述衬底一侧的支撑柱和腔体；
所述波长可调光源用于提供泵浦光，所述泵浦光经过所述偏振控制器和所述第一环行器后耦合入所述光纤；
所述偏振控制器用于调节所述泵浦光的偏振方向，以调整所述泵浦光与所述光学微腔的耦合效率；
所述泵浦光通过所述锥状结构耦合入所述光学微腔，所述泵浦光在所述光学微腔中激发背向布里渊激光，所述背向布里渊激光在所述光学微腔内发生四波混频效应，产生耗散克尔孤子；
所述耗散克尔孤子耦合入所述光纤，并从所述第一环行器的第二端输入，从所述第一环行器的第三端输出；
所述第一滤波器用于滤除所述泵浦光和所述背向布里渊激光，以输出所述耗散克尔孤子。
可选的，还包括设置于所述波长可调光源和所述偏振控制器之间的光放大器，所述光放大器用于将所述泵浦光放大。
可选的，所述光放大器为半导体光放大器；
所述光孤子产生系统还包括第一准直器、光隔离器和第二准直器；
所述第一准直器、所述半导体光放大器、所述光隔离器和所述第二准直器在所述波长可调光源和所述偏振控制器之间沿光路依次排列；
所述第一准直器的输入端与所述波长可调光源的输出端耦合，用于将所述泵浦光准直后输入所述半导体光放大器；
所述半导体光放大器用于将所述泵浦光放大；
所述光隔离器用于使放大后的泵浦光单向传输；
所述第二准直器的输出端与所述偏振控制器的输入端连接。
可选的，所述光放大器为光纤放大器；
所述波长可调光源与所述光纤放大器的输入端连接；
所述光纤放大器的输出端与所述偏振控制器连接。
可选的，还包括设置于所述光放大器和所述偏振控制器之间的第二滤波器，所述第二滤波器用于滤除所述光放大器的自发辐射光。
可选的，还包括设置于所述光放大器和所述偏振控制器之间的可调衰减器，所述可调衰减器用于调整放大后的泵浦光的输出功率。
可选的，还包括耦合器、第一光电探测器、第二光电探测器、示波器以及光谱仪；
从所述光学微腔延伸出的所述光纤与所述第一光电探测器连接，所述第一滤波器的输出端与所述第二光电探测器连接，所述第一光电探测器和所述第二光电探测器均与所述示波器连接，所述示波器用于输出所述第一光电探测器和所述第二光电探测器探测的时域波形；
所述耦合器的输入端与所述第一环行器的第二端连接，所述耦合器的第一输出端与所述第一滤波器的输入端连接，第二输出端与所述光谱仪连接，所述光谱仪用于测量所述耦合器的第二输出端的输出光谱。
可选的，所述第一滤波器包括光纤布拉格光栅，所述光纤布拉格光栅用于反射所述泵浦光和所述背向布里渊激光，透射所述耗散克尔孤子；
所述光孤子产生系统还包括第二环行器，所述第二环行器的第一端与所述耦合器的第一输出端连接，所述第二环行器的第二端与所述第一滤波器的输入端连接，所述第二环行器的第三端与所述光谱仪连接；
所述光谱仪还用于测量所述第二环行器的第三端的输出光谱。
可选的，所述波长可调光源为波长可调激光器。
可选的，所述光学微腔的衬底材料包括硅，所述腔体的材料包括二氧化硅。
本发明实施例提供的光孤子产生系统，包括波长可调光源、偏振控制器、第一环行器、光纤、第一滤波器以及光学微腔；其中，光学微腔包括衬底和位于衬底一侧的支撑柱和腔体；通过波长可调光源提供泵浦光，泵浦光处于光学微腔的蓝失谐区，具有良好的热稳定性；泵浦光经过偏振控制器和第一环行器后耦合入光纤；通过偏振控制器调节泵浦光的偏振方向，以调整泵浦光与光学微腔的耦合效率，泵浦光在光学微腔中激发背向布里渊激光，背向布里渊激光的模式正好处于光学微腔的反常色散区，背向布里渊激光在光学微腔内发生四波混频效应，产生耗散克尔孤子；耗散克尔孤子耦合入光纤，并从第一环行器的第二端输入，从第一环行器的第三端输出；通过第一滤波器滤除泵浦光和背向布里渊激光，实现耗散克尔孤子输出。本实施例提供的光孤子产生系统，可以避免在孤子形成过程中由于泵浦激光红失谐的热不稳定性引起的复杂的调节技术，，有利于实现光孤子产生系统的小型化和集成化。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种光孤子产生系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的光孤子产生的原理示意图；
图3是本发明实施例提供的一种光学微腔的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的另一种光孤子产生系统的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的又一种光孤子产生系统的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的又一种光孤子产生系统的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的又一种光孤子产生系统的结构示意图；
图8是本发明实施例提供的又一种光孤子产生系统的结构示意图；
图9是本发明实施例中一种示波器采集的波形示意图；
图10是本发明实施例中光谱仪采集的光孤子的光谱示意图；
图11是本发明实施例中光谱仪采集的泵浦光和背向布里渊激光的光谱示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。需要注意的是，本发明实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本发明实施例的限定。此外在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件被形成在另一个元件“上”或“下”时，其不仅能够直接形成在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接形成在另一元件“上”或者“下”。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
目前，已经在氟化镁、氧化硅、氮化硅等材料的光学微腔中实现了孤子频率梳。其中，片上集成的氧化硅微腔具有超高的品质因子可以实现重频可探测的孤子频率梳。由于氧化硅材料具有较大的热光非线性系数，已经实现了利用了功率调制(power kicking)、单边带调制、使用辅助光补偿热效应的方法将泵浦激光调至红失谐产生光孤子。功率调制方法中需要利用声光调制器先将泵浦光功率快速降低，使得腔内热效应以及克尔非线性效应减弱，腔模蓝移，从而泵浦光相对腔模的失谐到达红失谐区，再将泵浦功率快速提高，扩展孤子存在的失谐范围(泵浦功率越高，孤子存在的失谐范围越大)；单边带调制方法中需要利用单边带调制器调整泵浦激光的频率扫描速度，使泵浦激光到达红失谐状态，并且利用PDH(Pound-Drever-Hall)锁定技术稳定泵浦激光的失谐；热补偿方法需要利用额外的辅助激光耦合进腔内，补偿泵浦激光由蓝失谐到红失谐调节时腔内激光功率变化导致的腔模频率变化，使得光孤子状态可以通过调节激光频率稳定地实现。上述方法都需要引入额外的电学和光学组件，而且孤子存在的泵浦激光频率范围相对较窄，泵浦激光频率调节方法较为复杂，不利于光学器件的小型化和集成化发展。
为了解决上述问题，图1所示为本发明实施例提供的一种光孤子产生系统的结构示意图。参考图1，本实施例提供的光孤子产生系统包括波长可调光源10、偏振控制器20、第一环行器30、光纤40、第一滤波器50以及光学微腔60；波长可调光源10的输出端与偏振控制器20的输入端连接，偏振控制器20的输出端与第一环行器30的第一端连接，第一环行器30的第二端与光纤40连接，第一环行器30的第三端与第一滤波器50的输入端连接；光纤40从第一环行器30的第二端延伸至光学微腔60，延伸至光学微腔60的光纤40包括锥状结构(图1中未示出)，光纤40通过锥状结构与光学微腔60耦合；其中，光学微腔60包括衬底和位于衬底一侧的支撑柱和腔体；波长可调光源10用于提供泵浦光，泵浦光经过偏振控制器20和第一环行器30后耦合入光纤40；偏振控制器20用于调节泵浦光的偏振方向，以调整泵浦光与光学微腔60的耦合效率；泵浦光通过锥状结构耦合入光学微腔60，泵浦光在光学微腔60中激发背向布里渊激光，背向布里渊激光在光学微腔60内发生四波混频效应，产生耗散克尔孤子；耗散克尔孤子耦合入光纤40，并从第一环行器30的第二端输入，从第一环行器30的第三端输出；第一滤波器60用于滤除泵浦光和背向布里渊激光，以输出耗散克尔孤子。
其中，波长可调光源10能够输出预设波长范围内可连续调节的泵浦光，例如1550nm波段的泵浦光。波长可调光源10、偏振控制器20、第一环行器30以及第一滤波器50之间均可以采用光纤连接。本发明实施例利用布里渊散射原理，先在光学微腔60内产生布里渊激光，然后利用布里渊激光产生耗散克尔孤子。其中，泵浦模式和布里渊模式属于不同的模式族，布里渊模式族处于反常色散区。通过恰当挑选模式间距适合的泵浦模式和布里渊模式，调节泵浦光的功率，可以得到在红失谐区的布里渊激光，而泵浦光处于蓝失谐区。利用该方法产生的孤子台阶宽度可以达到数十兆赫兹，可以直接通过调节激光器频率来调节到孤子态。本发明实施例解决了目前技术下产生孤子的泵浦调谐频率区域较窄，需要外加电调制器辅助产生的不足。光学微腔60为一种片上集成器件，其中可以集成在作为衬底的硅片上，可以理解的是，光纤40中传输的光在锥状结构产生倏逝场，实现光学微腔60与光纤40的耦合，锥状结构可以通过光纤熔融拉锥得到。通过调节偏振控制器20的状态，可以调节泵浦光与光学微腔60的耦合效率，其中偏振控制器20可以采用三环式或嵌入式偏振控制器，本发明实施例对此不作限定。
示例性的，图2所示为本发明实施例提供的光孤子产生的原理示意图。参考图2(a)，泵浦光p由光纤40耦合入光学微腔60，产生背向布里渊激光b，反向传输的背向布里渊激光b的功率超过四波混频阈值时，便可以作为泵浦光，产生耗散克尔孤子。背向布里渊激光b与其产生的克尔光频梳从反向耦合出来，入射到第一环行器的第二端。
参考图2(b)，ω1、ω2、ω3和ω4分别表示泵浦腔模频率、布里渊腔模频率、布里渊激光的克尔自相位调制导致的布里渊腔模频率移动和布里渊增益的中心频率，ωp为泵浦激光频率，处于蓝失谐区，ωs为布里渊激光频率，处于红失谐区，Ω表示声学模式的频率。通过耦合模方程可以得到，布里渊激光的失谐
其中γm表示声学模式的线宽，γ2表示布里渊腔模的线宽，g2表示克尔非线性系数，as表示布里渊激光振幅，Ω表示声学模式频率。第一项表示由布里渊激光的克尔自相位调制引起的布里渊激光的失谐改变，其中克尔自相位调制会引起布里渊腔模红移，等效地，会引起布里渊激光频率红移，使产生的布里渊激光处于红失谐；第二项表示布里渊腔模频率、泵浦激光频率与声学模式的失配引起的布里渊激光的失谐改变，当泵浦激光与布里渊腔模的频率差小于声学模式频率时，也会使产生的布里渊激光处于红失谐。由于微腔中γm＞＞γs，泵浦激光频率的改变要远大于由此导致的布里渊激光失谐变化。在实验中，通过调节泵浦激光频率改变布里渊激光的失谐时，对应于存在孤子的布里渊激光失谐范围有更大的泵浦激光频率范围，即扫描泵浦激光频率时，孤子台阶会更长。
本实施例的技术方案，通过波长可调光源提供泵浦光，泵浦光处于光学微腔的蓝失谐区，具有良好的热稳定性；泵浦光经过偏振控制器和第一环行器后耦合入光纤；通过偏振控制器调节泵浦光的偏振方向，以调整泵浦光与光学微腔的耦合效率，泵浦光在光学微腔中激发背向布里渊激光，背向布里渊激光的模式正好处于光学微腔的反常色散区，背向布里渊激光在光学微腔内发生四波混频效应，产生耗散克尔孤子；耗散克尔孤子耦合入光纤，并从第一环行器的第二端输入，从第一环行器的第三端输出；通过第一滤波器滤除泵浦光和背向布里渊激光，实现耗散克尔孤子输出。本实施例提供的光孤子产生系统，可以避免在孤子形成过程中由于泵浦激光红失谐的热不稳定性引起的复杂的调节技术，，有利于实现光孤子产生系统的小型化和集成化。
在上述技术方案的基础上，可选的，波长可调光源为波长可调激光器。
可以理解的是，由于激光具有亮度高、方向性好、单色性好等诸多优点，在具体实施时，波长可调光源可以为波长可调激光器，并通过光纤输出，以产生高功率的泵浦光。
可选的，光学微腔的衬底材料包括硅，腔体的材料包括二氧化硅。
示例性的，图3所示为本发明实施例提供的一种光学微腔的结构示意图。参考图3，该光学微腔为包括衬底61和位于衬底一侧的支撑柱62和微盘腔63。衬底61和支撑柱62都可以选用硅，微盘腔63可以选用二氧化硅。在本实施例中，微盘腔63为圆台状，且圆台通过光纤的锥状结构与光纤实现耦合。
图4所示为本发明实施例提供的另一种光孤子产生系统的结构示意图。参考图4，可选的，本实施例提供的光孤子产生系统还包括设置于波长可调光源10和偏振控制器20之间的光放大器11，光放大器11用于将泵浦光放大。
可以理解的是，在具体实施时，波长可调光源10输出的泵浦光的功率可能较小，无法达到激发出可以发生四波混频的背向布里渊激光的泵浦光的阈值功率，因此可以在波长可调光源10和偏振控制器20之间光路上设置光放大器11，以将泵浦光的功率放大到阈值功率之上。
图5所示为本发明实施例提供的又一种光孤子产生系统的结构示意图。参考图5，可选的，光放大器11为半导体光放大器；光孤子产生系统还包括第一准直器12、光隔离器13和第二准直器14；第一准直器12、半导体光放大器、光隔离器13和第二准直器14在波长可调光源10和偏振控制器20之间沿光路依次排列；第一准直器12的输入端与波长可调光源10的输出端耦合，用于将泵浦光准直后输入半导体光放大器；半导体光放大器用于将泵浦光放大；光隔离器13用于使放大后的泵浦光单向传输；第二准直器14的输出端与偏振控制器20的输入端连接。
可以理解的是，半导体光放大器较难与光纤集成，波长可调光源10可以通过光纤输出泵浦光，在经过第一准直器12后，将光纤中的传输光转变为自由空间中的平行光，并在通过半导体光放大器提高光功率后对泵浦光进行增益放大，在经过光隔离器13后使得放大后的泵浦光只能沿着正向传输，防止背向反射光对半导体光放大器造成损伤，在经过第二准直器14后将功率放大后的自由空间平行光重新耦合进入至光纤中继续传输。
可选的，光放大器为光纤放大器；波长可调光源与光纤放大器的输入端连接；光纤放大器的输出端与偏振控制器连接。
可以理解的是，光放大器还可以为光纤放大器，光路只在光纤中传输，降低光路的耦合难度。在其他实施例中，也可以选用其他类型的光放大器，本发明实施例对此不作限定。
可选的，继续参考图4，该光孤子产生系统还包括设置于光放大器11和偏振控制器20之间的第二滤波器70，第二滤波器70用于滤除光放大器11的自发辐射光，以降低泵浦光的噪声。
可选的，继续参考图4，该光孤子产生系统还包括设置于光放大器11和偏振控制器20之间的可调衰减器80，可调衰减器80用于调整放大后的泵浦光的输出功率。
可以理解的是，图4所示的第二滤波器70位于可调衰减器80的输出端仅是示意性的，具体实施时并不限定二者的先后关系。
图6所示为本发明实施例提供的又一种光孤子产生系统的结构示意图。参考图6，可选的，本实施例提供的光孤子产生系统还包括耦合器90、第一光电探测器91、第二光电探测器92、示波器93以及光谱仪94；从光学微腔60延伸出的光纤40与第一光电探测器91连接，第一滤波器50的输出端与第二光电探测器92连接，第一光电探测器91和第二光电探测器92均与示波器93连接，示波器93用于输出第一光电探测器91和第二光电探测器92探测的时域波形；耦合器90的输入端与第一环行器30的第二端连接，耦合器90的第一输出端与第一滤波器50的输入端连接，第二输出端与光谱仪94连接，光谱仪94用于测量耦合器90的第二输出端的输出光谱。
可以理解的是，为了验证本发明实施例提供的光孤子产生系统是否产生了耗散克尔孤子，需要进行测试，通过观察示波器93的时域波形和光谱仪94测量的光谱，可以判断是否产生了光孤子。在具体实施时，耦合器90可以选用第一输出端与第二输出端的分光比为90：10的光纤耦合器，本发明实施例对此不作限定。
图7所示为本发明实施例提供的又一种光孤子产生系统的结构示意图。参考图7，可选的，第一滤波器50包括光纤布拉格光栅，光纤布拉格光栅用于反射泵浦光和背向布里渊激光，透射耗散克尔孤子；光孤子产生系统还包括第二环行器31，第二环行器31的第一端与耦合器90的第一输出端连接，第二环行器31的第二端与第一滤波器50的输入端连接，第二环行器31的第三端与光谱仪94连接；光谱仪94还用于测量第二环行器31的第三端的输出光谱。
需要说明的是，上述仅是本发明实施例几种示意性的实施例，具体实施时，可以根据实际需求选择所需要的光学器件的组合，以满足实际应用需求。示例性的，图8所示为本发明实施例提供的又一种光孤子产生系统的结构示意图，本实施例以上述实施例为基础，提供一个具体实例。参考图8，该光孤子产生系统包括波长可调光源10、光放大器11、可调衰减器80、第二滤波器70、偏振控制器20、第一环行器30、光纤40、第一滤波器50、光学微腔60、耦合器90、第二环行器31、第一光电探测器91、第二光电探测器92、示波器93以及光谱仪94。其中波长可调光源10为1550nm可调谐腔二极管激光器(ECDL，Toptica CTL1550)，光放大器11为掺铒光纤放大器(EDFA)，第一滤波器50为光纤布拉格光栅FBG，光学微腔60为直径为6mm，厚度为8μm氧化硅微盘腔。泵浦光经过光放大器11(EDFA)放大后依次经过可调衰减器80(VOA)、第二滤波器70(TBF)、偏振控制器20(FPC)和第一环行器30(Circular)，再通过一根锥光纤耦合进光学微腔60。正向透射的光经第一光电探测器91(PD1)转换为电信号，然后送入示波器93(OSC)显示正向透射谱。同泵浦光反向的背向布里渊激光与光孤子经过第一环行器30的第二端输入，第三端输出后被耦合器90分成两路。一路进入光谱仪94(OSA)，观测产生克尔光频梳情况；另一路在经过第一滤波器50(FBG)将反射的泵浦光与背向布里渊激光滤掉，再送入第二光电探测器92(PD2)，观测反向透射谱中台阶的产生。其中第二环行器31的第三端输出的被第一滤波器50反射的泵浦光与背向布里渊激光也可以通过光谱仪94接收。
本实施例中采用直径为6mm厚度为8μm的氧化硅微盘腔，泵浦模式和布里渊模式的本征Q值分别为4.81×107，8.44×107。光孤子的产生过程如下：
首先，先将泵浦光以低功率运行，以349MHz/ms的速度扫描激光频率；接下来在示波器的正向功率透射谱上寻找到频率间隔约为10.8GHz的两个空间模式，然后增加激光功率，远远超过布里渊激光的阈值；然后不断调节VOA、FPC、以及光学微腔与光纤锥状结构的耦合位置来调节泵浦光功率和耦合状态，直到在光谱仪上观测到光学频率梳，以及同时在监测反向透射谱的示波器上观测到台阶状透射谱，表明光孤子已经产生；停止扫描激光频率，由于对应孤子存在泵浦激光频率区域较宽，故通过手动调节激光器压电来微调频率，调节到产生孤子的区域。
其中，泵浦光频率和背向布里渊激光的频率间隔约为10.8GHz，图9所示为本发明实施例中一种示波器采集的波形示意图，其中泵浦光透射谱为第一光电探测器91(PD1)探测的正向光功率，光频梳透射谱为第二光电探测器92(PD2)探测的反向光功率，用来寻找孤子台阶。由图9可以看到光频梳透射谱有明显台阶状，意味着光孤子的产生，并且孤子存在时泵浦激光的频率范围接近200MHz。
图10所示为本发明实施例中光谱仪采集的光孤子的光谱示意图。其中(a)、(b)为多孤子、(c)为单孤子。通过拟合单孤子的光谱形状呈sech2状，符合理论上对单孤子的描述，确认是单孤子，孤子的重复频率为11.14GHz。图11所示为本发明实施例中光谱仪采集的泵浦光和背向布里渊激光的光谱示意图，由此可知，本实施例提供的光孤子由布里渊激光产生。
本实施例提供的光孤子产生系统，将一束连续单频泵浦光耦合入片上氧化硅微盘腔，利用其产生的布里渊激光，在同一腔内产生光孤子；而且利用同一腔内的布里渊激光产生的台阶较宽，可以直接手动调节激光器产生光孤子，无需采用复杂的频率或功率调节方法，有利于系统小型化和集成化的发展。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种光孤子产生系统，其特征在于，包括波长可调光源、偏振控制器、第一环行器、光纤、第一滤波器以及光学微腔；
所述波长可调光源的输出端与所述偏振控制器的输入端连接，所述偏振控制器的输出端与所述第一环行器的第一端连接，所述第一环行器的第二端与所述光纤连接，所述第一环行器的第三端与所述第一滤波器的输入端连接；
所述光纤从所述第一环行器的第二端延伸至所述光学微腔，延伸至所述光学微腔的所述光纤包括锥状结构，所述光纤通过所述锥状结构与所述光学微腔耦合；
其中，所述光学微腔包括衬底和位于所述衬底一侧的支撑柱和腔体；
所述波长可调光源用于提供泵浦光，所述泵浦光经过所述偏振控制器和所述第一环行器后耦合入所述光纤；
所述偏振控制器用于调节所述泵浦光的偏振方向，以调整所述泵浦光与所述光学微腔的耦合效率；
所述泵浦光通过所述锥状结构耦合入所述光学微腔，所述泵浦光在所述光学微腔中激发背向布里渊激光，所述背向布里渊激光在所述光学微腔内发生四波混频效应，产生耗散克尔孤子；
所述耗散克尔孤子耦合入所述光纤，并从所述第一环行器的第二端输入，从所述第一环行器的第三端输出；
所述第一滤波器用于滤除所述泵浦光和所述背向布里渊激光，以输出所述耗散克尔孤子。
2.根据权利要求1所述的光孤子产生系统，其特征在于，还包括设置于所述波长可调光源和所述偏振控制器之间的光放大器，所述光放大器用于将所述泵浦光放大。
3.根据权利要求2所述的光孤子产生系统，其特征在于，所述光放大器为半导体光放大器；
所述光孤子产生系统还包括第一准直器、光隔离器和第二准直器；
所述第一准直器、所述半导体光放大器、所述光隔离器和所述第二准直器在所述波长可调光源和所述偏振控制器之间沿光路依次排列；
所述第一准直器的输入端与所述波长可调光源的输出端耦合，用于将所述泵浦光准直后输入所述半导体光放大器；
所述半导体光放大器用于将所述泵浦光放大；
所述光隔离器用于使放大后的泵浦光单向传输；
所述第二准直器的输出端与所述偏振控制器的输入端连接。
4.根据权利要求2所述的光孤子产生系统，其特征在于，所述光放大器为光纤放大器；
所述波长可调光源与所述光纤放大器的输入端连接；
所述光纤放大器的输出端与所述偏振控制器连接。
5.根据权利要求2所述的光孤子产生系统，其特征在于，还包括设置于所述光放大器和所述偏振控制器之间的第二滤波器，所述第二滤波器用于滤除所述光放大器的自发辐射光。
6.根据权利要求2所述的光孤子产生系统，其特征在于，还包括设置于所述光放大器和所述偏振控制器之间的可调衰减器，所述可调衰减器用于调整放大后的泵浦光的输出功率。
7.根据权利要求1～6任一所述的光孤子产生系统，其特征在于，还包括耦合器、第一光电探测器、第二光电探测器、示波器以及光谱仪；
从所述光学微腔延伸出的所述光纤与所述第一光电探测器连接，所述第一滤波器的输出端与所述第二光电探测器连接，所述第一光电探测器和所述第二光电探测器均与所述示波器连接，所述示波器用于输出所述第一光电探测器和所述第二光电探测器探测的时域波形；
所述耦合器的输入端与所述第一环行器的第二端连接，所述耦合器的第一输出端与所述第一滤波器的输入端连接，第二输出端与所述光谱仪连接，所述光谱仪用于测量所述耦合器的第二输出端的输出光谱。
8.根据权利要求7所述的光孤子产生系统，其特征在于，所述第一滤波器包括光纤布拉格光栅，所述光纤布拉格光栅用于反射所述泵浦光和所述背向布里渊激光，透射所述耗散克尔孤子；
所述光孤子产生系统还包括第二环行器，所述第二环行器的第一端与所述耦合器的第一输出端连接，所述第二环行器的第二端与所述第一滤波器的输入端连接，所述第二环行器的第三端与所述光谱仪连接；
所述光谱仪还用于测量所述第二环行器的第三端的输出光谱。
9.根据权利要求1所述的光孤子产生系统，其特征在于，所述波长可调光源为波长可调激光器。
10.根据权利要求1所述的光孤子产生系统，其特征在于，所述光学微腔的衬底材料包括硅，所述腔体的材料包括二氧化硅。
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