CN112987445B - 基于零色散fp微谐振腔的超宽谱孤子光频梳产生装置 - Google Patents

基于零色散fp微谐振腔的超宽谱孤子光频梳产生装置 Download PDF

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Abstract

一种基于零色散法布里‑珀罗微腔的超宽谱孤子光频梳产生装置，包括可调脉冲光激光器、第一连接光纤、光放大器、第二连接光纤、偏振控制器、第三连接光纤、环形器、第四连接光纤、辅助测试光纤、零色散FP微谐振腔、输出光纤、耦合器、耦合器第一支路光纤、带通滤波器、第五连接光纤、第一光电探测器、第一射频连接线、频谱仪、耦合器第二支路光纤、第二光电探测器、第二射频连接线和示波器。本发明能够有效的存储光泵浦能量，从而降低对泵浦脉冲功率的要求。此外，FP微谐振腔具有非线性滤波效应，能够显著降低脉冲泵浦的频率噪声，使得宽度光频梳之间具有更好的相干性。

Description

基于零色散FP微谐振腔的超宽谱孤子光频梳产生装置
技术领域
本发明涉及基于微谐振腔的光学频率梳技术领域，是一种基于零色散法布里-珀罗(FP)微腔的超宽谱孤子光频梳产生装置及操作方法。
背景技术
基于微谐振腔产生的孤子光频梳具有重复频率高、光谱带宽大以及相位噪声低的优点，是一种替代传统高能耗、笨重台式光源的潜在理想方案，在光频合成、相干光通信、激光雷达、相干光层析以及光原子钟等领域都有重要的应用价值。
然而，相比于传统的基于锁模激光器的光频梳产生方案，微腔中的孤子光频梳却存在一个长期以来亟待解决的问题，其不能在拥有大光谱带宽的同时，保持一个较小的重复频率(通常要求≤20GHz，以便直接对拍频信号进行光电探测和后续信号处理)。这一点对于微腔光梳的应用十分重要，因为大谱宽有助于光频梳的自参考锁定(即f-2f或2f-3f测量，谱宽至少覆盖2/3倍频程)，而小的重复频率能够保证拍频信号的可探测性和可处理性。为了解决这个问题，美国国家标准技术研究所(NIST)的研究人员使用了非常复杂的锁频装置来弥补微腔光频梳的这个缺点(Optica,2019,6(5):680)。他们首先在大纵模间距(1THz)的氮化硅微环中产生宽频谱光梳用于自参考锁定，然后在另一种小纵模间距(22GHz)的氧化硅微环中产生宽频谱光梳用于拍频信号的光探测。而且，两种光梳间还需要采用复杂的互锁方案稳定，这大大增加了实验的难度。
而在零色散微腔中产生孤子光频梳有望解决上述微腔光梳无法兼备小重频和大谱宽的难题。微腔中的色散会引起谐振峰与光频梳的频率失匹，导致光梳能量转换效率在泵浦光两翼逐渐降低。降低微腔的色散值有助于孤子光梳的谱宽展宽。然而，要制备零色散的高Q值微腔对工艺平台的色散管理和损耗管控提出了极高的要求。因此，目前国内外科研人员对零色散微腔孤子光频梳的研究仅处于起步阶段。
基于光纤的FP微腔方案利用成熟的光纤加工以及反射膜镀膜工艺可以制备出小纵模间距、高Q值的微谐振腔，非常适合制备零色散微腔。目前已报道的基于光纤FP微腔的孤子光频梳方法主要有以下几种：
方案1：
基于单模光纤的FP微腔方案(Nature Photonics,2017,11(9):600)。该方案采用同步脉冲泵浦，首次在光纤FP微腔中产生了重频为～10GHz的孤子光频梳。但是受限于单模光纤的色散以及非线性系数，孤子光梳在-30dB功率范围内的带宽<80nm。虽然解决了光频梳重频可探测的问题，但是较窄的谱宽使其无法用于光梳自参考频率锁定。
方案2：
基于单层石墨烯的FP微腔方案(CN109494559A)。该方案利用石墨烯材料的可饱和吸收特性，可以在腔内自发的形成单孤子光频梳。但是由于腔内单层石墨烯的加入，导致腔内损耗增大，微腔Q值降低。该方案虽然解决了孤子调谐的难题，但是较低的光梳能量转换效率使孤子光梳的谱宽受到限制。
方案3：
基于腔内滤波特性的正常色散FP微腔方案(CN111580321A)。该方案通过反射膜在腔内引入带通滤波特性，能够在正常色散微腔中产生功率平坦的光频梳。虽然该方案产生孤子光梳的重频为～10GHz,但是孤子光梳的光谱宽度受限于腔内通带滤波器的带宽，也无法产生宽谱的孤子光频梳。
因此，针对上述微腔光频梳无法兼备小重频和大谱带的问题，需要一种能在纵模间距为～10GHz量级的微腔中产生孤子光频梳的方案，同时谱宽至少覆盖2/3倍频程，来解决微腔光梳在应用中对频率稳定性和信号可探测性的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，使用零色散的高非线性光纤(HNLF)作为FP腔的光场传输介质，提供了一种小重频、超宽光谱的零色散孤子光频梳产生装置及操作方法。该装置采用了一种零色散的高Q值光纤FP微谐振腔，其自由频谱范围(FSR)为10GHz，Q值大于1x107。所用零色散高非线性光纤(HNLF)在宽谱范围内色散曲线平坦且接近于零色散，这保证了微腔中光频梳的高效展宽。同时，不同于已有方案中采用低非线性的普通光纤，本发明的HNLF光纤具有的高非线性可有效支持光谱在远离泵浦波长两端的频谱展宽。由于所用微腔兼备高Q值、低色散和高非线性的优势，本装置能够在FSR为10GHz的FP微腔中产生光谱覆盖1250nm至1880nm(2/3倍频程)的宽谱孤子光频梳。该装置解决了微腔光频梳兼备小重频和大谱宽的难题，向微腔光频梳的实用化迈出重要一步。
为了解决上述问题，本发明的技术解决方案如下：
一种基于零色散法布里-珀罗微腔的超宽谱孤子光频梳产生装置，其特征在于，包括可调脉冲光激光器、第一连接光纤、光放大器、第二连接光纤、偏振控制器、第三连接光纤、环形器、第四连接光纤、辅助测试光纤、零色散FP微谐振腔、输出光纤、TEC温控平台、FP腔温控夹具、耦合器、耦合器第一支路光纤、带通滤波器、第五连接光纤、第一光电探测器、第一射频连接线、频谱仪、耦合器第二支路光纤、第二光电探测器、第二射频连接线和示波器；
所述的可调脉冲光激光器的输出端通过第一连接光纤与所述的光放大器的输入端相连，该光放大器的输出端通过第二连接光纤与偏振控制器的输入端相连，该偏振控制器输出端经第三连接光纤与环形器的输入端口相连，该环形器的双向端口经第四连接光纤与零色散FP微谐振腔的输入端相连，该零色散FP微谐振腔的输出端经输出光纤与耦合器的输入端相连，该耦合器的第一输出端通过耦合器第一支路光纤与所述的带通滤波器的输入端相连，该带通滤波器的第一输出端通过耦合器第一支路光纤与第一光电探测器的输入端相连，该第一光电探测器的输出端通过第一射频连接线与频谱仪相连，所述的耦合器的第二输出端连接耦合器第二支路光纤；所述的环形器的输出端口通过辅助测试光纤与第二光电探测器的输入端相连，该第二光电探测器的输出端经第二射频连接线与示波器相连；
所述的零色散FP微谐振腔由陶瓷插芯套管、零色散的高非线性单模光纤、第一反射膜和第二反射膜构成，所述的陶瓷插芯套管套装在零色散的高非线性单模光纤外，该陶瓷插芯套管的两个端面分别沉积有第一反射膜和第二反射膜，使得入射光在克尔非线性效应和腔内色散的共同作用下，产生的孤子光频梳，经该零色散FP微谐振腔输出的一部分光信号进入耦合器第一支路光纤，另一部分经第一反射膜反射的光信号会通过第四连接光纤和环形器的第三端口从辅助测试光纤输出。
所述的可调脉冲光激光器的工作波段为C波段，脉冲光重复频率为2GHz—20GHz可调，脉冲宽度小于3ps，为傅里叶变换极限光脉冲。
所述的环形器是三端口器件，包含输入端口、双向端口和输出端口。从输入端口输入的光信号从双向端口输出，从双向端口输入的光信号从输出端口输出，从输出端口输入的光信号被阻挡无输出。
所述的零色散FP微谐振腔包括陶瓷插芯套管、零色散的高非线性单模光纤、第一反射膜、第二反射膜。所述的陶瓷插芯套管是一段有通孔的圆柱形陶瓷器件，通孔位置与陶瓷插芯套管的中心线重合。所述的零色散的高非线性单模光纤可嵌入陶瓷插芯套管内，并通过环氧树脂胶使光纤与陶瓷插芯套管固定。嵌入光纤后对陶瓷插芯套管的两个端面进行抛光，然后将所述的第一高反射膜、第二高反射膜分别沉积在陶瓷插芯套管的两个端面上。
所述的陶瓷插芯套管外径为1.25mm，通孔直径为125μm。
所述的第一反射膜、第二反射膜为高反射多层介质膜，反射谱的中心波长为1550nm，工作波段的反射率大于99.8％，阻带抑制比大于20dB，反射谱的-3dB带宽大于500nm。
所述的零色散FP微谐振腔的腔长为1.03cm，对应的自由频谱范围(FSR)为10GHz。
所述的第四连接光纤和输出光纤在与FP微谐振腔相连的一侧的光纤接头具有与FP微谐振腔外部的陶瓷插芯套管相同的直径，并通过两个中空的C型陶瓷管固定，且第四连接光纤、FP微谐振腔和输出光纤的光纤中心对准。
所述的FP腔温控夹具材料为紫铜，可以与所述的零色散FP微谐振腔的腔体贴合，并通过导热银胶固定在所述的TEC温控平台上。
所述的耦合器是三端口器件，包含输入端口、第一输出端口和第二输出端口。从输入端口输入的光信号功率的50％从第一输出端口输出，同时从输入端口输入的光信号功率的50％从第二输出端口输出。
所述的带通滤波器的中心频率为1580nm,滤波通带的-3dB带宽为0.16nm。
所述的第一光电探测器工作带宽为20GHz，通过所述的第一射频连接线与所述的频谱仪连接。
所述的第二光电探测器工作带宽为1GHz，通过所述的第二射频连接线与所述的示波器连接。
所述的可调脉冲光激光器、第一连接光纤、光放大器、第二连接光纤、偏振控制器、第三连接光纤、环形器、辅助测试光纤、第四连接光纤、零色散FP微谐振腔、输出光纤、耦合器、耦合器第一支路光纤、带通滤波器、第五连接光纤、耦合器第二支路光纤都工作在单模横电(TE)模式，或都工作在单模横磁(TM)模式，器件的工作波长相互匹配。
上述改进的孤子光频梳产生装置的操作方法，该方法包括以下步骤：
1)测试所述的FP微谐振腔的自由频谱范围(FSR)，并将所述的可调脉冲光激光器的重复频率调节至FP微谐振腔的FSR，从而增大光频梳能量的转化效率。
2)调节所述的光放大器，为FP微谐振腔产生克尔光频梳提供足够强的泵浦光信号。环形器能确保FP微谐振腔的第一反射膜反射的泵浦光从环形器的输出端口输出，使得反射光不能进入光放大器，保证光放大器的稳定工作。
3)调节所述的偏振控制器，使得输入FP微谐振腔的泵浦光是线偏振。
4)打开所述的TEC温控平台，将温度设置为25℃，并通过比例-积分-微分(PID)模块进行温度锁定。
4)选择FP微谐振腔在1550nm附近的一个谐振峰的作为参考谐振峰，调节所述可调脉冲光激光器的光谱中心频率至该谐振峰的短波长处，然后进行“蓝失谐”到“红失谐”的连续调谐，即可调连续激光器的输出频率从大于谐振频率的值调到小于谐振频率的值。
5)记录所述示波器的功率变化，当功率曲线突然发生从低功率到高功率的跳变时，说明光频梳产生进入孤子状态，此时停止可调脉冲光激光器的波长调谐并稳定该波长点。
6)在克尔非线性效应和腔内色散的共同作用下，产生的孤子光频梳从所述的零色散FP腔的输出端经过所述的输出光纤、耦合器、耦合器第二支路光纤输出。
在传统的微谐振腔材料平台中(氮化硅、氧化硅、氟化镁、铌酸锂等)，损耗控制一直是波导制备工艺中的难点，由于微腔的自由频谱范围与腔内损耗成反比，因此制备FSR≤20GHz的高Q值微腔较为困难。同时，为了保证微腔光频梳的有效展宽，要求微腔在宽谱范围内的色散曲线尽可能平坦且趋近于零色散，这又对波导制备的色散管控工艺提出极高的要求，因此微腔光频梳很难兼备小重频和大谱宽的优势。本发明利用成熟的光纤制备工艺和镀膜工艺，制备了低FSR的高Q值FP微谐振腔，其FSR为10GHz，Q值大于1x107。该FP腔中嵌有一段～1cm长度的HNLF，该HNLF具有超低的群速度色散以及三阶色散，能够保证在宽谱范围微腔谐振峰与微腔光频梳的频率匹配。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1.相比于传统的基于光电调制梳的超连续谱产生方案，本方案采用谐振腔结构，能够有效的存储光泵浦能量，从而降低对泵浦脉冲功率的要求。此外，FP微谐振腔具有非线性滤波效应，能够显著降低脉冲泵浦的频率噪声，使得宽度光频梳之间具有更好的相干性。
2.相比于传统的基于微腔的光频梳产生方案，本方案采用成熟的光纤加工和镀膜工艺能够制备出基于HNLF的低FSR、高Q值FP微腔。利用该HNLF的低色散和高非线性系数的优势，能够产生重频低至10GHz，光谱覆盖2/3倍频程的宽谱微腔光频梳。解决了光频梳兼备频率稳定性和拍频信号可探测性的难题。
3.相比于光纤FP微腔的方案1，本方案选用的光纤具有更高的非线性和宽谱的近零色散，可以确保在远离泵浦波长的频段处仍然满足相位匹配并具有非线性增益，从而产生宽谱光频梳。相比于方案2，本方案无需损耗材料石墨烯，因此可以提升谐振腔Q值，支持宽谱光频梳产生，同时也简化了工艺。相比于方案3，本方案无需带通滤波器，因此不会被带通滤波器限制光谱宽度。
附图说明
图1是本发明基于零色散FP微腔的孤子光频梳产生装置的结构图。
图中：1-可调脉冲光激光器，2-第一连接光纤，3-光放大器，4-第二连接光纤，5-偏振控制器，6-第三连接光纤，7-环形器，8-第四连接光纤，9-辅助测试光纤，10-零色散FP微谐振腔，11-输出光纤，12-TEC温控平台，13-FP腔温控夹具，14-耦合器，15-耦合器第一支路光纤，16-带通滤波器，17-第五连接光纤，18-第一光电探测器，19-第一射频连接线，20-频谱仪，21-耦合器第二支路光纤，22-第二光电探测器，23-第二射频连接线和24-示波器。
图2是本发明所用零色散FP微谐振腔的结构图。
图中：8-第四连接光纤，101-陶瓷插芯套管，102-零色散的高非线性单模光纤，103-第一反射膜，104-第二反射膜，11-输出光纤。
图3是本发明所用零色散FP微谐振腔在1549.66nm波长处的谐振峰测试结果。
图4是本发明所用零色散FP微谐振腔中产生孤子光频梳的光谱测试结果，所用光谱仪型号为YOKOGAWA AQ6370D，由于受到光谱仪性能限制，最长测试波长为1700nm。
图5是本发明所用零色散FP微谐振腔中产生孤子光频梳的光谱测试结果，所用光谱仪型号为THORLABS OSA203C，由于受到光谱仪性能限制，光谱噪底为-60dBm。
图6是图4孤子光频梳光谱中，1350nm和1650nm附近1nm光谱的测试结果，可以观察到梳线等频率间隔分布。
图7是本发明所用零色散FP微谐振腔在激光器扫谱过程中反射谱的功率变化曲线，可以观察到明显的孤子台阶特征。
图8是是本发明产生的孤子光频梳经过所述带通滤波器后信号拍频的测试结果。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
图1是本发明基于零色散FP微腔的平坦光频梳产生装置的结构图，由图可见，本发明装置包括可调脉冲光激光器1、第一连接光纤2、光放大器3、第二连接光纤4、偏振控制器5、第三连接光纤6，环形器7的输入端口、环形器7的双向端口、第四连接光纤8、零色散FP微谐振腔10、输出光纤11和耦合器12，最后经过耦合器第二支路光纤21输出。同时零色散FP微谐振腔10输出的部分光信号会进入耦合器第一支路光纤15，经过带通滤波器16、第五连接光纤17、第一光电探测器18、第一射频连接线19进入频谱仪20进行探测。同时，零色散FP微谐振腔10的反射光信号会从第四连接光纤8输出，经过环形器7的双向端口、环形器7的输出端口，从辅助测试光纤9输出进入第二光电探测器22，信号光电转换后经过第二射频连接线23进入示波器24进行探测。
所述的可调脉冲光激光器1可通过波长可调谐的窄线宽激光器级联电光调制器和可调色散元件实现。可调脉冲光激光器1工作波段为C波段，光脉冲重复频率为2GHz–20GHz可调，脉冲宽度小于3ps，为傅里叶变换极限光脉冲，光纤类型为单模光纤。优选的，可调脉冲光激光器输出脉冲中心波长为1550nm，脉冲重复频率为10GHz，与FP微谐振腔的FSR相匹配。
优选的，光放大器3采用商用的高功率掺铒光纤放大器，光纤类型为单模光纤，工作波段为C波段，最大输出功率为2W。
所述的第四连接光纤8和输出光纤11在与零色散FP微谐振腔10相连的一侧的光纤接头具有与FP微谐振腔外部的陶瓷插芯套管相同的直径，并通过两个中空的C型陶瓷管固定，且第四连接光纤8、零色散FP微谐振腔10和输出光纤11的光纤中心对准。
所述的FP腔温控夹具13材料为紫铜，可以与所述的零色散FP微谐振腔10的腔体贴合，并通过导热银胶固定在所述的TEC温控平台12上。
图2是本发明装置所用的零色散FP微谐振腔10的结构图，由图可见，所述的零色散FP微谐振腔10包括陶瓷插芯套管101、零色散的高非线性单模光纤102、第一反射膜103、第二反射膜104。
所述的陶瓷插芯套管101是一段有通孔的圆柱形陶瓷器件，通孔位置与陶瓷插芯套管的中心线重合，陶瓷插芯套管101外径为1.25mm，通孔直径为125um。
所述的零色散的高非线性单模光纤102可嵌入陶瓷插芯套管101内，并通过环氧树脂胶使光纤与陶瓷插芯固定。对嵌入光纤的陶瓷插芯套管的两个端面进行抛光，然后将所述的第一高反射膜103、第二高反射膜104分别沉积在陶瓷插芯套管的两个端面。优选的，研磨后的陶瓷插芯套管的腔长为1.03cm，对应的FSR为10GHz。
所述的第一反射膜103、第二反射膜104为高反射多层介质膜，反射谱的中心波长为1550nm，工作波段的反射率大于99.8％，阻带抑制比大于20dB，反射谱的-3dB带宽大于500nm。
所述的带通滤波器16的中心频率为1580nm,通带3dB带宽为0.16nm。
所述的第一光电探测器18工作带宽为20GHz，通过所述的第一射频连接线19与所述的频谱仪20连接。
所述的第二光电探测器22工作带宽为1GHz，通过所述的第二射频连接线23与所述的示波器24连接。
所述的可调脉冲光激光器1、第一连接光纤2、光放大器3、第二连接光纤4、偏振控制器5、第三连接光纤6、环形器7、第四连接光纤8、辅助测试光纤9、零色散FP微谐振腔10、输出光纤11、耦合器14、耦合器第一支路光纤15、带通滤波器16、第五连接光纤17、耦合器第二支路光纤21都工作在单模横电(TE)模式，或都工作在单模横磁(TM)模式，器件的工作波长相互匹配
优选的，上述器件都工作在单模TE模式。
所述的环形器7是三端口器件，包含输入端口、双向端口和输出端口。从输入端口输入的光信号从双向端口输出，从双向端口输入的光信号从输出端口输出，从输出端口输入的光信号被阻挡无输出。
所述的耦合器14是三端口器件，包含输入端口、第一输出端口和第二输出端口。从输入端口输入的光信号功率的50％从第一输出端口输出，同时从输入端口输入的光信号功率的50％从第二输出端口输出。
上述基于零色散FP微腔的孤子光频梳产生装置的操作方法，包括以下步骤：
1)测试所述的FP微谐振腔10的自由频谱范围(FSR)，并将所述的可调脉冲光激光器1的重复频率调节至FP微谐振腔10的FSR，从而增大光频梳能量的转化效率。
2)调节所述的光放大器3，为FP微谐振腔10产生克尔光频梳提供足够强的泵浦光信号。环形器7能确保FP微谐振腔10的第一反射膜103反射的泵浦光从环形器7的输出端口输出，使得反射光不能进入光放大器3，保证光放大器3的稳定工作。
3)调节所述的偏振控制器5，使得输入FP微谐振腔10的泵浦光是线偏振。
4)打开所述的TEC温控平台12，将温度设置为25℃，并通过PID模块进行温度锁定。
4)选择FP微谐振腔10在1550nm附近的一个谐振峰的作为参考谐振峰，调节所述可调脉冲光激光器1的光谱中心频率至该谐振峰的短波长处，然后进行“蓝失谐”到“红失谐”的连续调谐，即可调连续激光器1的输出频率从大于谐振频率的值调到小于谐振频率的值。
5)记录所述示波器24的功率变化，当功率曲线突然发生从低功率到高功率的跳变时，停止可调脉冲光激光器1的波长调谐并稳定该波长点。
6)在克尔非线性效应和腔内色散的共同作用下，形成宽谱的孤子光频梳从所述的零色散FP腔10的输出端经过所述的输出光纤11、耦合器14、耦合器第二支路光纤21输出。
本发明的优选实施例中，可调脉冲光激光器1输出重复频率10GHz的傅里叶变换极限光脉冲，光谱在-10dB的功率范围内包含了48根光频梳。经过光放大器3的放大后脉冲光的平均功率为29dBm.
图3给出了本发明优选实施例中的零色散FP腔10的谐振峰测试结果，该谐振峰中心波长在1549.66nm处，测试结果显示微腔的谐振峰线宽为15MHz，对应的Q值为1.3x107。
图4给出了上述优选实施例中，零色散FP微谐振腔10产生的孤子光频梳光谱，所选用的光谱仪型号为YOKOGAWA AQ6370D，从光谱测试结果可以看出，孤子光频梳的光谱覆盖1250nm至1700nm，由于受到光谱仪性能限制，实际产生的孤子光梳已经超过光谱仪最长测试波长1700nm。
图5给出了上述优选实施例中，零色散FP微谐振腔10产生的孤子光频梳光谱，所选用的光谱仪型号为THORLABS OSA203C，从光谱测试结果可以看出，孤子光频梳实际的光谱范围覆盖1250nm至1900nm，超过2/3频程。由于受到光谱仪性能限制，功率低于-60dBm的孤子光梳信号被光谱仪噪底覆盖，由图4可知零色散FP微谐振腔10产生的孤子光频梳光谱是连续分布的。
图6给出了上述优选实施例中，零色散FP微谐振腔10产生的孤子光频梳在1350nm和1650nm附近1nm光谱的测试结果，所选用的光谱仪型号为YOKOGAWA AQ6370D。可以观察到光频梳梳线等频率间隔分布，受限于光谱仪的最小分辨率，测试得到的梳线频率间隔为10GHz左右。
图7给出了上述优选实施例中，零色散FP微谐振腔10在可调脉冲光激光器1扫谱过程中反射谱的功率变化曲线，可以观察到明显的孤子台阶特征。当可调脉冲光激光器1的波长扫描至孤子台阶处时，可以获得稳定的孤子光频梳。
图8给出了上述优选实施例中，本发明产生的孤子光频梳经过所述带通滤波器16后进入第一光电探测器18的信号拍频结果。如图8所示，拍频信号的峰值处频率与泵浦脉冲的重复频率精确匹配，拍频信号的线宽小于3Hz，消光比约为40dB，表明产生的孤子光频梳具有很低的相位噪声。

Claims (11)

1.一种基于零色散法布里-珀罗微腔的超宽谱孤子光频梳产生装置，其特征在于，包括可调脉冲光激光器、第一连接光纤、光放大器、第二连接光纤、偏振控制器、第三连接光纤、环形器、第四连接光纤、辅助测试光纤、零色散FP微谐振腔、输出光纤、耦合器、耦合器第一支路光纤、带通滤波器、第五连接光纤、第一光电探测器、第一射频连接线、频谱仪、耦合器第二支路光纤、第二光电探测器、第二射频连接线和示波器；
所述的可调脉冲光激光器的输出端通过第一连接光纤与所述的光放大器的输入端相连，该光放大器的输出端通过第二连接光纤与偏振控制器的输入端相连，该偏振控制器输出端经第三连接光纤与环形器的输入端口相连，该环形器的双向端口经第四连接光纤与零色散FP微谐振腔的输入端相连，该零色散FP微谐振腔的输出端经输出光纤与耦合器的输入端相连，该耦合器的第一输出端通过耦合器第一支路光纤与所述的带通滤波器的输入端相连，该带通滤波器的第一输出端通过耦合器第一支路光纤与第一光电探测器的输入端相连，该第一光电探测器的输出端通过第一射频连接线与频谱仪相连，所述的耦合器的第二输出端连接耦合器第二支路光纤；所述的环形器的输出端口通过辅助测试光纤与第二光电探测器的输入端相连，该第二光电探测器的输出端经第二射频连接线与示波器相连；
所述的零色散FP微谐振腔由陶瓷插芯套管、零色散的高非线性单模光纤、第一反射膜和第二反射膜构成，所述的陶瓷插芯套管套装在零色散的高非线性单模光纤外，该陶瓷插芯套管的两个端面分别沉积有第一反射膜和第二反射膜，使得入射光在克尔非线性效应和腔内色散的共同作用下，产生的孤子光频梳，经该零色散FP微谐振腔输出的一部分光信号进入耦合器第一支路光纤，另一部分经第一反射膜反射的光信号通过第四连接光纤和环形器的第三端口从辅助测试光纤输出。
2.根据权利要求1所述的基于零色散法布里-珀罗微腔的超宽谱孤子光频梳产生装置，其特征在于，通过调节所述的偏振控制器，使得输入FP微谐振腔的泵浦光是线偏振。
3.根据权利要求1所述的基于零色散法布里-珀罗微腔的超宽谱孤子光频梳产生装置，其特征在于，所述的陶瓷插芯套管是一段有通孔的圆柱形陶瓷器件，通孔位置与陶瓷插芯套管的中心线重合，所述的零色散的高非线性单模光纤可贯穿所述的通孔，并通过环氧树脂胶使零色散的高非线性单模光纤与陶瓷插芯套管固定。
4.根据权利要求1或3所述的基于零色散法布里-珀罗微腔的超宽谱孤子光频梳产生装置，其特征在于，所述的第四连接光纤和输出光纤在与零色散FP微谐振腔相连的一侧的光纤接头具有与FP微谐振腔外部的陶瓷插芯套管相同的直径，并通过两个中空的C型陶瓷管固定，且第四连接光纤、零色散FP微谐振腔和输出光纤的光纤中心对准。
5.根据权利要求4所述的基于零色散法布里-珀罗微腔的超宽谱孤子光频梳产生装置，其特征在于，所述的陶瓷插芯套管的外径为1.25mm，通孔直径为125um。
6.根据权利要求4所述的基于零色散法布里-珀罗微腔的超宽谱孤子光频梳产生装置，其特征在于，对嵌入光纤的陶瓷插芯套管的两个端面进行抛光，抛光后的陶瓷插芯套管的腔长为1.03cm，对应的FSR为10GHz。
7.根据权利要求1所述的基于零色散法布里-珀罗微腔的超宽谱孤子光频梳产生装置，其特征在于，所述的可调脉冲光激光器通过波长可调谐的窄线宽激光器级联电光调制器和可调色散元件实现，工作波段为C波段，光脉冲重复频率为2GHz–20GHz可调，脉冲宽度小于3ps，为傅里叶变换极限光脉冲。
8.根据权利要求7所述的基于零色散法布里-珀罗微腔的超宽谱孤子光频梳产生装置，其特征在于，所述的可调脉冲光激光器输出脉冲中心波长为1550nm，脉冲重复频率为10GHz，与FP微谐振腔的FSR相匹配。
9.根据权利要求1所述的基于零色散法布里-珀罗微腔的超宽谱孤子光频梳产生装置，其特征在于，所述的光放大器为高功率掺铒光纤放大器，工作波段为C波段，最大输出功率为2W。
10.根据权利要求1所述的基于零色散法布里-珀罗微腔的超宽谱孤子光频梳产生装置，其特征在于，所述的第一反射膜和第二反射膜为高反射多层介质膜，反射谱的中心波长为1550nm，工作波段的反射率大于99.8％，阻带抑制比大于20dB，反射谱的-3dB带宽大于500nm。
11.根据权利要求1所述的基于零色散法布里-珀罗微腔的超宽谱孤子光频梳产生装置，其特征在于，所述的零色散FP微谐振腔通过FP腔温控夹具固定在TEC温控平台上，该TEC温控平台用于对所述的零色散FP微谐振腔进行温度控制，使得微谐振腔的FSR稳定。
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