CN113485035A - 一种基于电光调制器的高平坦度光频梳产生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于电光调制器的高平坦度光频梳产生装置，由于连续光源在电光调制器射频信号的调制下产生等频率间隔调制边带的特性，通过基频、倍频射频信号驱动级联相位电光调制器、双电极马赫曾德尔电光调制器，产生高平坦度的光频梳。该装置包括连续光激光器，相位电光调制器，双电极马赫曾德尔电光调制器，射频信号源，倍频器，移相器，功率分配器。所述光频梳产生装置具有中心频率可调，梳齿频率间隔可调，梳齿数目多，梳齿平坦度高等特性。
Description
技术领域
本发明涉及光电子技术领域，尤其涉及一种基于电光调制器的高平坦度光频梳产生装置。
背景技术
光频梳是指在频域的分布是等频率间隔的谱线形状，像梳子的梳齿，在时域表现为周期性光脉冲序列。由于电光调制光频梳的中心频率和梳齿的频率间隔可调，一直是研究的热点。
光频梳具有特殊等频率间隔频谱特性使得它在很多邻域有着重要的应用，诸如光谱测量，光谱仪校准，任意波形产生，微波光子学等领域。而高平坦度电光调制光频梳由于梳齿间的功率变化很小，还可以作为多通道激光光源应用到通信领域，尤其是密集波分复用系统。
由于电光调制光频梳相比于锁模激光器、微腔产生的光频梳具有中心频率可调，梳齿频率间隔可调，结构简单，稳定性好等特点，得到了广泛的研究。但是目前所报道的电光调制光频梳的平坦度不高，在频谱呈现典型的蝙蝠耳朵形状。由于梳齿间的平坦度不高，限制了其在多通道激光光源领域的应用。
发明内容
本发明的目的在于克服背景技术中所描述的不足，提出一种高平坦度电光调制光频梳的产生方法，其具有光谱平坦度高，梳齿数目多，转化效率高，稳定性好等特点。
本发明解决其技术问题的技术方案为：
一种基于电光调制器的高平坦度光频梳产生装置，包括光源、射频信号源、直流电源，还包括相位调制器和双电极马赫曾德尔电光调制器，其中：所述光源的输出端与相位调制器的输入端相连，所述射频信号源，为射频信号发生装置，通过与功分器、衰减器、移相器和倍频器的配合使用为相位调制器和双电极马赫曾德尔电光调制器提供四路特定相位差、特定幅值和特定频率的射频驱动信号；所述直流电源为双电极马赫曾德尔电光调制器的其中一臂提供直流偏置
为调制深度；所述相位调制器分别与光源)输出端和双电极马赫曾德尔电光调制器的输入端相连。
进一步的，所述射频信号源通过第一功分器为相位调制器提供第一路射频驱动信号，表达式为B sin(ωmt)，其中B为调制深度，ωm为调制频率。
进一步的，射频信号源通过第一功分器、第一移相器和第一衰减器为双电极马赫曾德尔电光调制器提供第二路射频驱动信号，表达式为A2 sin(ωmt)，其中A2为调制深度，ωm为调制频率；所述第二路射频驱动信号和所述直流电源提供的直流偏置
一起为所述双电极马赫曾德尔电光调制器的所述一臂提供射频调制。
进一步的，射频信号源通过第一功分器、第二移相器和第二功分器为双电极马赫曾德尔电光调制器提供第三路射频驱动信号，表达式为A1 sin(ωmt)，其中A1为调制深度，ωm为调制频率。
进一步的，射频信号源通过第一功分器、第三移相器、第二衰减器、倍频器和第二功分器为双电极马赫曾德尔电光调制器提供第四路射频驱动信号，表达式为A′1 cos(2ωmt)，其中A′1为调制深度，ωm为调制频率。
进一步的，所述第三路和第四路射频驱动信号经第二功分器合路，为双电极马赫曾德尔电光调制器的另一臂提供射频调制。
进一步的，所述光源是连续光激光器，具体为分布式反馈半导体激光器，输出为1550nm单模连续光。其光谱具有较窄的线宽，其输出波长对应于产生光频梳的中心频率。
进一步的，所述相位调制器为铌酸锂相位调制器，内部波导结构为钛扩散波导，在射频信号的驱动下对连续光激光器进行预调制，初步产生与驱动频率相等的调制边带，其中一端和相连，另一端与双电极马赫曾德尔电光调制器相连。
进一步的，所述双电极马赫曾德尔电光调制器为双电极铌酸锂马赫曾德尔电光调制器，其双电极分别给马赫曾德尔电光调制器的两臂提供电信号的调制。所述双电极马赫曾德尔电光调制器内部波导结构为钛扩散波导，内部波导光路为马赫曾德尔干涉光路，两臂分别加电极，射频信号可以独立对其中一臂进行调制，通过特定射频信号的组合，可以实现对初步产生的调制边带进行展宽和平坦化。
本发明中，所述的射频信号源为正弦波形信号源，与倍频器，移相器，功分器组合使用，为电光调制器提供需要的射频驱动。所述的倍频器为无源倍频器，对射频信号源产生的射频信号进行倍频处理产生所需二倍频射频信号，并与基频射频信号通过功分器进行组合，为双电极马赫曾德尔电光调制器的一臂提供驱动信号。所述移相器为射频信号相位调节器件，通过调节移相器使得射频信号加在调制器电极上的相位满足设计要求。所述功分器用于射频信号功率分配或合路器件，可对射频信号进行分路，将一路信号等功率的分配为多路，其中第二功分器为宽带功率分配器，对基频和倍频信号进行合路，并加载到调制器电极。所述衰减器为射频信号功率衰减器，对射频调制信号的功率进行衰减，得到特定功率的射频调制信号。
本发明的有益效果主要表现在：
本发明利用倍频射频信号调制双电极马赫曾德尔电光调制器，通过倍频射频信号梳齿功率的平均作用，实现高平坦电光调制光频梳的高效率输出。相比于之前的光频梳产生装置，不仅电光光频梳具有中心频率和梳齿间隔可调等特性，且具有转换效率高，光谱平坦度高等特点。
附图说明
下面将对所提出的实施例中所使用的附图作简要地介绍，以便更清楚地说明本发明实施例的技术方案，显然，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明的基于电光调制器的高平坦度光频梳产生装置结构图。
具体实施方式
下面参照实施例图，对本发明的实施方式进行详细的描述。
图1所示为本发明的基于电光调制器的高平坦度光频梳产生装置的具体实施例结构图，其中，分布式反馈半导体激光器111的输出端通过法兰与相位电光调制器141的输入端相连，相位电光调制器141的输出端与双电极马赫曾德尔电光调制器151的输入端相连，用于连接的光纤均为保偏光纤。窄线宽单频激光依次在相位电光调制器141和双电极马赫曾德尔电光调制器151的调制下产光频梳。为获得高平坦度的光频梳需要对相位电光调制器141和双电极马赫曾德尔电光调制器151的射频驱动信号进行定制。射频信号源121通过第一功分器161分成四路信号，分别为相位电光调制器141和双电极马赫曾德尔电光调151提供定制的驱动信号：第一路信号为相位电光调制器141提供射频驱动，射频信号可以表示为：B sin(ωmt)；第二路信号通过第一移相器173和第一衰减器182为双电极马赫曾德尔电光调制器141的一个电极提供特定相位和幅值的射频驱动，其与第一路信号的相位差为2nπ(n为整数)，射频信号可以表示为A2 sin(ωmt)；第三路信号通过第二移相器172和第二功分器162合路后为双电极马赫曾德尔电光调制器151的另一个电极提供特定相位射频驱动，其与第一路信号的相位差为2nπ(n为整数)，射频信号可以表示为A1 sin(ωmt)；第四路信号通过第三移相器171、第二衰减器181、倍频器191和第二功分器162合路后为双电极马赫曾德尔电光调制器151的另一个电极提供特定相位和幅值的倍频射频驱动，其与第一路信号的相位差为2nπ+π/2(n为整数)，射频信号可以表示为A′1 cos(2ωmt)。直流电源131为双电极马赫曾德尔电光调制器151的一臂提供直流偏置，调制深度为
第二路射频信号和直流信号为双电极马赫曾德尔电光调制器151的一臂提供驱动信号，第三路射频信号和第四路射频信号经第二功分器162合路后为双电极马赫曾德尔电光调制器151的另一臂提供信号驱动。光源111在相位电光调制器141的输出端和双电极马赫曾德尔电光调制器151的调制下下输出为：
其中Ei为输入光信号的振幅，ω0为输入光信号的角频率，ωm为射频源的调制角频率，B、A1、A′1、A2、
为射频信号和直流信号的调制深度。通过对A1、A2和A′1的数值优化可以实现高平坦度的电光调制光频梳输出。
通过各路射频信号的配合对相位电光调制器131的输出端和双电极马赫曾德尔电光调制器141进行调制产生高平坦度的电光调制光频梳。
通过本发明的技术方案，在对光频梳进行平坦化处理前，先用相位调制器141对光源111进行预调制，提高了输出平坦梳齿的数目，引入了倍频射频信号对双电极马赫曾德尔电光调制器151的一臂进行调制，提高了输出光频梳的梳齿平坦度。
尽管已经详细描述了本发明及其优点，但应当理解，在不背离由所附的权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种变化、替换及改造。此外，不意味着本申请的范围限于说明书中描述的工艺、设备、制造、以及物质组成、手段、方法和步骤的特定实施例。本领域技术人员从本发明的公开内容将很容易意识到那些现在存在的或以后发现的工艺、设备、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其与这里描述的根据本发明相应实施所使用的完成基本上相同的功能或达到基本上相同的结果。因此，期望所附的权利要求将这样的工艺、设备、制造、物质组成、手段、方法或步骤包括在它们的范围内。
Claims (9)
1.一种基于电光调制器的高平坦度光频梳产生装置，包括光源(111)、射频信号源(121)、直流电源(131)，其特征在于，还包括相位调制器(141)和双电极马赫曾德尔电光调制器(151)，其中：
所述光源(111)的输出端与相位调制器(141)的输入端相连，所述射频信号源(121)为射频信号发生装置，通过与功分器、衰减器、移相器和倍频器的配合使用为相位调制器(141)和双电极马赫曾德尔电光调制器(151)提供四路特定相位差、特定幅值和特定频率的射频驱动信号；
所述直流电源(131)为双电极马赫曾德尔电光调制器(151)的其中一臂提供直流偏置
为调制深度；
所述相位调制器(141)分别与光源(111)输出端和双电极马赫曾德尔电光调制器(151)的输入端相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于电光调制器的高平坦度光频梳产生装置，其特征在于，
所述射频信号源(121)通过第一功分器(161)为相位调制器(141)提供第一路射频驱动信号，表达式为B sin(ωmt)，其中B为调制深度，ωm为调制频率。
3.根据权利要求1所述的一种基于电光调制器的高平坦度光频梳产生装置，其特征在于，
射频信号源(121)通过第一功分器(161)、第一移相器(173)和第一衰减器(182)为双电极马赫曾德尔电光调制器(151)提供第二路射频驱动信号，表达式为A2sin(ωmt)，其中A2为调制深度，ωm为调制频率；所述第二路射频驱动信号和所述直流电源提供的直流偏置
一起为所述双电极马赫曾德尔电光调制器(151)的所述一臂提供射频调制。
4.根据权利要求1所述的一种基于电光调制器的高平坦度光频梳产生装置，其特征在于，
射频信号源(121)通过第一功分器(161)、第二移相器(172)和第二功分器(162)为双电极马赫曾德尔电光调制器(151)提供第三路射频驱动信号，表达式为A1sin(ωmt)，其中A1为调制深度，ωm为调制频率。
5.根据权利要求4所述的一种基于电光调制器的高平坦度光频梳产生装置，其特征在于，
射频信号源(121)通过第一功分器(161)、第三移相器(171)、第二衰减器(181)、倍频器(191)和第二功分器(162)为双电极马赫曾德尔电光调制器(151)提供第四路射频驱动信号，表达式为A′1cos(2ωmt)，其中A′1为调制深度，ωm为调制频率。
6.根据权利要求5所述的一种基于电光调制器的高平坦度光频梳产生装置，其特征在于，
所述第三路和第四路射频驱动信号经所述第二功分器(162)合路，为双电极马赫曾德尔电光调制器(151)的另一臂提供射频调制。
7.根据权利要求1所述的一种基于电光调制器的高平坦度光频梳产生装置，其特征在于，
所述相位调制器(141)为铌酸锂相位调制器。
8.根据权利要求1所述的一种基于电光调制器的高平坦度光频梳产生装置，其特征在于，
所述光源(111)为分布式反馈半导体激光器，输出为1550nm单模连续光。
9.根据权利要求1所述的一种基于电光调制器的高平坦度光频梳产生装置，其特征在于，
所述双电极马赫曾德尔电光调制器(151)为双电极铌酸锂马赫曾德尔电光调制器，其双电极分别给马赫曾德尔电光调制器的两臂提供电信号的调制。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant |