CN117471817A - 基于光纤参量放大的短波红外光学频率梳产生装置及方法 - Google Patents

基于光纤参量放大的短波红外光学频率梳产生装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117471817A
CN117471817A CN202311473618.5A CN202311473618A CN117471817A CN 117471817 A CN117471817 A CN 117471817A CN 202311473618 A CN202311473618 A CN 202311473618A CN 117471817 A CN117471817 A CN 117471817A
Authority
CN
China
Prior art keywords
band
frequency comb
optical
frequency
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202311473618.5A
Other languages
English (en)
Inventor
付宏燕
戴伟宇
谢童彤
王浩然
庄毅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xiamen University
Original Assignee
Xiamen University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xiamen University filed Critical Xiamen University
Priority to CN202311473618.5A priority Critical patent/CN117471817A/zh
Publication of CN117471817A publication Critical patent/CN117471817A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • 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
    • G02F1/35—Non-linear optics
    • G02F1/39—Non-linear optics for parametric generation or amplification of light, infrared or ultraviolet waves
    • G02F1/392—Parametric amplification
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • 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
    • G02F1/35—Non-linear optics
    • G02F1/353—Frequency conversion, i.e. wherein a light beam is generated with frequency components different from those of the incident light beams
    • G02F1/3536—Four-wave interaction
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • 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
    • G02F1/35—Non-linear optics
    • G02F1/353—Frequency conversion, i.e. wherein a light beam is generated with frequency components different from those of the incident light beams
    • G02F1/3544—Particular phase matching techniques
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • 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
    • G02F1/35—Non-linear optics
    • G02F1/39—Non-linear optics for parametric generation or amplification of light, infrared or ultraviolet waves
    • G02F1/395—Non-linear optics for parametric generation or amplification of light, infrared or ultraviolet waves in optical waveguides
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2203/00—Function characteristic
    • G02F2203/56—Frequency comb synthesizer

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

本发明提出了一种基于光纤参量放大的短波红外光学频率梳产生装置及方法，其中，该装置包括C波段光学频率梳产生组件、O波段连续激光器、波分复用器和高非线性光纤，C波段光学频率梳产生组件与波分复用器相连接，O波段连续激光器与波分复用器相连接，波分复用器的输出端口连接到高非线性光纤上，其中，C波段光学频率梳产生组件产生的C波段光学频率梳和O波段连续激光器产生的O波段光信号经过波分复用器后通过高非线性光纤进行传输，以便经过四波混频后得到经过参量放大的短波红外闲频光光学频率梳；由此，通过O波段连续激光器和C波段可调信号源泵浦，并以高非线性光纤为介质构建满足相位匹配条件，从而以较低成本产生短波红外光学频率梳。

Description

基于光纤参量放大的短波红外光学频率梳产生装置及方法
技术领域
本发明涉及光电子技术领域，特别涉及一种基于光纤参量放大的短波红外光学频率梳产生装置和一种基于光纤参量放大的短波红外光学频率梳产生方法。
背景技术
相关技术中，光学频率梳在气体传感、分子光谱、遥感和雷达系统探测以及相干通信中具有重要的作用，在基于光学频率梳的相干光通信方面，目前主要使用掺铒光纤放大器做信号中继放大，其增益带宽覆盖C和L波段；通过使用拉曼放大或参量放大的方法，可以将C波段的光学频率梳扩展到其他波段，对应参量放大的带宽可以扩展到几百nm。
短波红外光通常定义为波长范围为1700nm至2500nm，大多数应用集中在1.55μm波长范围内的通信应用，但最近的演示显示了短波红外区域的潜力；短波红外光学频率梳可用于相干通信、雷达测距和温室气体检测(如CO2)；目前常见产生C波段光学频率梳的方法主要是基于光学微谐振器的克尔频率梳、锁模激光器、调制法；克尔光频梳通常具有较大的梳间距，且固定的梳线间距，而锁模激光器的重复率通常在GHz内调谐；基于C波段光学频率梳调制法生成方案，具有高重复频率(几十GHz)、可调中心波长和光谱线间距，是理想的C波段梳状源；受宽带参量放大技术启发，通过使用级联强度调制器和相位调制器生成C波光学频率梳，然后经过光纤参量放大的方法将其转换生成短波红外光学频率梳；由于2μm波段的激光器、掺铥光纤放大组件和2μm波段的调制器造价昂贵，因此短波红外光学频率梳的开发所受到的限制远多于C波段梳状源。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种基于光纤参量放大的短波红外光学频率梳产生装置，通过低成本的O波段连续激光器和C波段可调信号源泵浦，并以高非线性光纤为介质构建满足相位匹配条件，从而实现了高效率参量转换，拓展了产生的光学频率梳范围。
本发明的第二个目的在于提出一种基于光纤参量放大的短波红外光学频率梳产生方法。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种基于光纤参量放大的短波红外光学频率梳产生装置，包括C波段光学频率梳产生组件、O波段连续激光器、波分复用器和高非线性光纤，所述C波段光学频率梳产生组件与所述波分复用器的第一输入端口相连接，所述O波段连续激光器与所述波分复用器的第二输入端口相连接，所述波分复用器的输出端口连接到所述高非线性光纤上，其中，所述C波段光学频率梳产生组件产生的C波段光学频率梳和所述O波段连续激光器产生的O波段光信号经过所述波分复用器后通过所述高非线性光纤进行传输，以便经过四波混频后得到经过参量放大的短波红外闲频光光学频率梳。
根据本发明实施例提供的基于光纤参量放大的短波红外光学频率梳产生装置，包括C波段光学频率梳产生组件、O波段连续激光器、波分复用器和高非线性光纤，C波段光学频率梳产生组件与波分复用器的第一输入端口相连接，O波段连续激光器与波分复用器的第二输入端口相连接，波分复用器的输出端口连接到高非线性光纤上，其中，C波段光学频率梳产生组件产生的C波段光学频率梳和O波段连续激光器产生的O波段光信号经过波分复用器后通过高非线性光纤进行传输，以便经过四波混频后得到经过参量放大的短波红外闲频光光学频率梳；由此，通过低成本的O波段连续激光器和C波段可调信号源泵浦，并以高非线性光纤为介质构建满足相位匹配条件，从而实现了高效率参量转换，拓展了产生的光学频率梳范围。
另外，根据本发明上述实施例提出的基于光纤参量放大的短波红外光学频率梳产生装置还可以具有如下附加的技术特征：
可选地，所述C波段光学频率梳产生组件包括C波段连续激光器、双驱马赫曾德尔强度调制器、相位调制器和信号源组件，所述C波段连续激光器、双驱马赫曾德尔强度调制器和相位调制器依次连接，所述C波段连续激光器产生的C波段光信号经过所述双驱马赫曾德尔强度调制器得到平坦光脉冲，再经过相位调制器进行相位调制得到C波段光学频率梳，其中，所述信号源组件用于产生第一射频信号和第二射频信号，所述第一射频信号用于驱动所述双驱马赫曾德尔强度调制器，所述第二射频信号用于驱动所述相位调制器。
可选地，所述信号源组件包括射频信号发生器、射频功分器、电移相器和电放大器，所述射频信号发生器的输出端与所述射频功分器的输入端相连接，所述射频功分器的第一端口和第二端口输出第一射频信号驱动所述双驱马赫曾德尔强度调制器，所述射频功分器的第三端口依次通过所述电移相器和所述电放大器输出第二射频信号驱动所述相位调制器。
可选地，所述C波段光学频率梳产生组件还包括掺铒光纤放大器，所述掺铒光纤放大器一端与所述相位调制器相连接，所述掺铒光纤放大器另一端与所述波分复用器的1550nm端口相连接。
可选地，还包括光谱仪，所述光谱仪与所述高非线性光纤相连接，以便观测和存储所述短波红外闲频光光学频率梳。
为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种基于光纤参量放大的短波红外光学频率梳产生方法，包括以下步骤：采用C波段光学频率梳产生组件生成C波段光学频率梳，以及采用O波段连续激光器生成O波段光信号；将所述C波段光学频率梳和所述O波段光信号输入到波分复用器后通过高非线性光纤进行传输，以便经过四波混频后得到经过参量放大的短波红外闲频光光学频率梳。
根据本发明实施例的基于光纤参量放大的短波红外光学频率梳产生方法，首先，采用C波段光学频率梳产生组件生成C波段光学频率梳，以及采用0波段连续激光器生成0波段光信号；然后，将C波段光学频率梳和0波段光信号输入到波分复用器后通过高非线性光纤进行传输，以便经过四波混频后得到经过参量放大的短波红外闲频光光学频率梳；由此，通过低成本的0波段连续激光器和C波段可调信号源泵浦，并以高非线性光纤为介质构建满足相位匹配条件，从而实现了高效率参量转换，拓展了产生的光学频率梳范围。
另外，根据本发明上述实施例提出的基于光纤参量放大的短波红外光学频率梳产生方法还可以具有如下附加的技术特征：
可选地，采用C波段光学频率梳产生组件生成C波段光学频率梳，包括：采用C波段连续激光器产生C波段光信号；采用信号源组件获取第一射频信号和第二射频信号；通过所述第一射频信号驱动双驱马赫曾德尔强度调制器，以便所述双驱马赫曾德尔强度调制器对所述C波段光信号进行调制以得到平坦光频梳；通过所述第二射频信号驱动相位调制器，以便所述相位调制器对所述平坦光频梳进行相位调制以得到C波段光学频率梳。
可选地，根据以下公式得到C波段光学频率梳的输出光信号随时间t变化：
其中，Eo为输入光振幅，fo为C波段连续激光器的频率，Vdc为施加在强度调制器的偏置电压，VRF为微波源的幅值，fm为所加微波源的频率，Vp为施加相位调制器的幅值，Vπ1、Vπ2分别为强度调制器和相位调制器的半波电压。
可选地，所述四波混频为多个不同频率光在非线性介质相互作用产生新的闲频光，包括信号光频率、泵浦光频率和闲频光频率，所述信号光频率、所述泵浦光频率和所述闲频光频率之间的关系为：
2fp＝fi+fs
其中，fp为泵浦光频率，fi为闲频光频率，fs为信号光频率。
可选地，根据以下公式得到经过参量放大的短波红外闲频光光学频率梳的光信号：
其中，Ej为参量放大得到闲频光的幅值，输出的短波红外闲频光的中心频率满足四波混频关系，其调制频率与C波段光学频率梳的频率相同。
附图说明
图1为根据本发明一个实施例的基于光纤参量放大的短波红外光学频率梳产生装置的结构示意图；
图2为根据本发明实施例的基于光纤参量放大的短波红外光学频率梳产生方法的流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
需要说明的是，针对短波红外激光器与调制器的不易获取，基于2μm器件调制直接产生光学频率梳的造价昂贵的问题；本申请利用参量放大的方法，在现有商用C波段的激光器和调制器的前提下，实现了C波段的光学频率梳向短波红外光学频率梳的搬移；短波红外光纤参量放大器使用O波段连续激光器和C波段可调信号源泵浦，然后以高非线性光纤作为介质构建满足相位匹配条件，实现高效率参量转换；同时，提供了良好的频率和中心波长可调谐。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
图1为根据本发明一个实施例的基于光纤参量放大的短波红外光学频率梳产生装置的结构示意图,如图1所示，该基于光纤参量放大的短波红外光学频率梳产生装置包括：C波段光学频率梳产生组件1、O波段连续激光器2、波分复用器3和高非线性光纤4。
其中，C波段光学频率梳产生组件1与波分复用器3的第一输入端口相连接，O波段连续激光器2与波分复用器3的第二输入端口相连接，波分复用器3的输出端口连接到高非线性光纤4上，C波段光学频率梳产生组件1产生的C波段光学频率梳和O波段连续激光器2产生的O波段光信号经过波分复用器3后通过高非线性光纤4进行传输，以便经过四波混频后得到经过参量放大的短波红外闲频光光学频率梳。
也就是说，0波段连续激光器2与波分复用器3的1310nm端口相连，C波段光学频率梳产生组件1与波分复用器3的1550nm端口相连，波分复用器3的输出口与高非线性光纤4相连，利用光纤参量放大的方法输出所需的短波红外闲频光光学频率梳；由此，利用目前商用的C波段和0波段低成本且成熟的光纤通信器件构建，拓展了产生的光学频率梳范围，且具有低成本、易构建、灵活可调谐，结构简单等优点。
作为一个实施例，C波段光学频率梳产生组件1包括C波段连续激光器11、双驱马赫曾德尔强度调制器12、相位调制器13和信号源组件14，C波段连续激光器11、双驱马赫曾德尔强度调制器12和相位调制器13依次连接，C波段连续激光器11产生的C波段光信号经过双驱马赫曾德尔强度调制器12得到平坦光脉冲，再经过相位调制器13进行相位调制得到C波段光学频率梳，信号源组件14用于产生第一射频信号和第二射频信号，第一射频信号用于驱动双驱马赫曾德尔强度调制器12，第二射频信号用于驱动相位调制器13。
作为一个实施例，信号源组件14包括射频信号发生器141、射频功分器142、电移相器143和电放大器144，射频信号发生器141的输出端与射频功分器142的输入端相连接，射频功分器142的第一端口和第二端口输出第一射频信号驱动双驱马赫曾德尔强度调制器12，射频功分器142的第三端口依次通过电移相器143和电放大器144输出第二射频信号驱动相位调制器13。
作为一个实施例，C波段光学频率梳产生组件1还包括掺铒光纤放大器15，掺铒光纤放大器15一端与相位调制器13相连接，掺铒光纤放大器15另一端与波分复用器3的1550nm端口相连接。
作为一个具体实施例，根据以下公式得到C波段光学频率梳的输出光信号随时间t变化：
其中，Eo为输入光振幅，fo为C波段连续激光器的频率，Vdc为施加在强度调制器的偏置电压，VRF为微波源的幅值，fm为所加微波源的频率，Vp为施加相位调制器的幅值，Vπ1、Vπ2分别为强度调制器和相位调制器的半波电压。
作为一个实施例，基于光纤参量放大的短波红外光学频率梳产生装置还包括光谱仪5，光谱仪5与高非线性光纤4相连接，以便观测和存储短波红外闲频光光学频率梳。
也就是说，双驱马赫曾德尔强度调制器12和相位调制器13的射频信号来源于直接数字频率合成器或射频信号发生器141产生的正弦调频信号，微波源的输出端口与6dB的射频功分器142的输入相连，射频功分器142的第一第二端口与双驱马赫曾德尔强度调制器12的射频口相连，第三端口与电移相器143和电放大器144依次连接，最后注入到相位调制器13的射频口；1310/1550nm的波分复用器3的输出端连接到高非线性光纤11上，并由光谱仪12观测输出的光信号。
需要说明的是，C波段连续光激光器11通过带偏置点锁定模块的双驱马赫曾德尔强度调制器12，带偏置点锁定模块的双驱马赫曾德尔强度调制器12的射频由微波源驱动，通过施加偏置点锁定模块产生稳定平坦光脉冲，再由相位调制器13进行二次相位调制，由微波源输出端接入射频功分器142再经过电放大器144放大驱动相位调制器13，将时域信号的波形映射到频域上，在频域展宽得到平坦光频梳；波分复用器将平坦光频梳和0波段光信号合成一束，沿高非线性光纤4进行传输，并发生四波混频后经过参量放大得到短波红外闲频光光学频率梳；其中，四波混频是多个不同频率(通常是信号光和泵浦光)在非线性介质相互作用，以产生新的闲频光；四波混频(FWM)是四个光波的非线性效应，包含三个频率分量，即fs(信号光频率)、fp(泵浦光频率)、fi(闲频光频率)，且
2fp＝fi+fs
根据以下公式得到经过参量放大的短波红外闲频光光学频率梳的光信号：
其中，Ei为参量放大得到闲频光的幅值，输出的短波红外闲频光的中心频率满足四波混频关系，其调制频率与C波段光学频率梳的频率相同，参量放大方法可以实现对于C波段光学频率梳的复制。
综上所述，根据本发明实施例提供的基于光纤参量放大的短波红外光学频率梳产生装置，包括C波段光学频率梳产生组件、0波段连续激光器、波分复用器和高非线性光纤，C波段光学频率梳产生组件与波分复用器的第一输入端口相连接，0波段连续激光器与波分复用器的第二输入端口相连接，波分复用器的输出端口连接到高非线性光纤上，其中，C波段光学频率梳产生组件产生的C波段光学频率梳和0波段连续激光器产生的0波段光信号经过波分复用器后通过高非线性光纤进行传输，以便经过四波混频后得到经过参量放大的短波红外闲频光光学频率梳；由此，通过低成本的0波段连续激光器和C波段可调信号源泵浦，并以高非线性光纤为介质构建满足相位匹配条件，从而实现了高效率参量转换，拓展了产生的光学频率梳范围。
为了实现上述实施例，如图2所示，本发明实施例还提出一种基于光纤参量放大的短波红外光学频率梳产生方法，包括以下步骤：
S101，采用C波段光学频率梳产生组件生成C波段光学频率梳，以及采用0波段连续激光器生成0波段光信号。
作为一个实施例，采用C波段光学频率梳产生组件生成C波段光学频率梳，包括：采用C波段连续激光器产生C波段光信号；采用信号源组件获取第一射频信号和第二射频信号；通过第一射频信号驱动双驱马赫曾德尔强度调制器，以便双驱马赫曾德尔强度调制器对C波段光信号进行调制以得到平坦光频梳；通过第二射频信号驱动相位调制器，以便相位调制器对平坦光频梳进行相位调制以得到C波段光学频率梳。
作为一个实施例，根据以下公式得到C波段光学频率梳的输出光信号随时间t变化：
其中，Eo为输入光振幅，fo为C波段连续激光器的频率，Vdc为施加在强度调制器的偏置电压，VRF为微波源的幅值，fm为所加微波源的频率，Vp为施加相位调制器的幅值，Vπ1、Vπ2分别为强度调制器和相位调制器的半波电压。
S102，将C波段光学频率梳和0波段光信号输入到波分复用器后通过高非线性光纤进行传输，以便经过四波混频后得到经过参量放大的短波红外闲频光光学频率梳。
作为一个实施例，四波混频为多个不同频率光在非线性介质相互作用产生新的闲频光，包括信号光频率、泵浦光频率和闲频光频率，所述信号光频率、所述泵浦光频率和所述闲频光频率之间的关系为：
2fp＝fi+fs
其中，fp为泵浦光频率，fi为闲频光频率，fs为信号光频率。
作为一个实施例，根据以下公式得到经过参量放大的短波红外闲频光光学频率梳的光信号：
其中，Ei为参量放大得到闲频光的幅值，输出的短波红外闲频光的中心频率满足四波混频关系，其调制频率与C波段光学频率梳的频率相同。
需要说明的是，本实施例的基于光纤参量放大的短波红外光学频率梳产生方法所采用的装置为前述的基于光纤参量放大的短波红外光学频率梳产生装置，所以前述对于基于光纤参量放大的短波红外光学频率梳产生装置的实施例的解释说明同样适用于本实施例的基于光纤参量放大的短波红外光学频率梳产生方法，此处不再赘述。
综上所述，根据本发明实施例的基于光纤参量放大的短波红外光学频率梳产生方法，首先，采用C波段光学频率梳产生组件生成C波段光学频率梳，以及采用0波段连续激光器生成O波段光信号；然后，将C波段光学频率梳和O波段光信号输入到波分复用器后通过高非线性光纤进行传输，以便经过四波混频后得到经过参量放大的短波红外闲频光光学频率梳；由此，通过低成本的O波段连续激光器和C波段可调信号源泵浦，并以高非线性光纤为介质构建满足相位匹配条件，从而实现了高效率参量转换，拓展了产生的光学频率梳范围。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种基于光纤参量放大的短波红外光学频率梳产生装置，其特征在于，包括C波段光学频率梳产生组件、O波段连续激光器、波分复用器和高非线性光纤，所述C波段光学频率梳产生组件与所述波分复用器的第一输入端口相连接，所述O波段连续激光器与所述波分复用器的第二输入端口相连接，所述波分复用器的输出端口连接到所述高非线性光纤上，其中，所述C波段光学频率梳产生组件产生的C波段光学频率梳和所述O波段连续激光器产生的O波段光信号经过所述波分复用器后通过所述高非线性光纤进行传输，以便经过四波混频后得到经过参量放大的短波红外闲频光光学频率梳。
2.如权利要求1所述的基于光纤参量放大的短波红外光学频率梳产生装置，其特征在于，所述C波段光学频率梳产生组件包括C波段连续激光器、双驱马赫曾德尔强度调制器、相位调制器和信号源组件，所述C波段连续激光器、双驱马赫曾德尔强度调制器和相位调制器依次连接，所述C波段连续激光器产生的C波段光信号经过所述双驱马赫曾德尔强度调制器得到平坦光脉冲，再经过相位调制器进行相位调制得到C波段光学频率梳，其中，所述信号源组件用于产生第一射频信号和第二射频信号，所述第一射频信号用于驱动所述双驱马赫曾德尔强度调制器，所述第二射频信号用于驱动所述相位调制器。
3.如权利要求2所述的基于光纤参量放大的短波红外光学频率梳产生装置，其特征在于，所述信号源组件包括射频信号发生器、射频功分器、电移相器和电放大器，所述射频信号发生器的输出端与所述射频功分器的输入端相连接，所述射频功分器的第一端口和第二端口输出第一射频信号驱动所述双驱马赫曾德尔强度调制器，所述射频功分器的第三端口依次通过所述电移相器和所述电放大器输出第二射频信号驱动所述相位调制器。
4.如权利要求3所述的基于光纤参量放大的短波红外光学频率梳产生装置，其特征在于，所述C波段光学频率梳产生组件还包括掺铒光纤放大器，所述掺铒光纤放大器一端与所述相位调制器相连接，所述掺铒光纤放大器另一端与所述波分复用器的1550nm端口相连接。
5.如权利要求4所述的基于光纤参量放大的短波红外光学频率梳产生装置，其特征在于，还包括光谱仪，所述光谱仪与所述高非线性光纤相连接，以便观测和存储所述短波红外闲频光光学频率梳。
6.一种基于光纤参量放大的短波红外光学频率梳产生方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用C波段光学频率梳产生组件生成C波段光学频率梳，以及采用O波段连续激光器生成O波段光信号；
将所述C波段光学频率梳和所述O波段光信号输入到波分复用器后通过高非线性光纤进行传输，以便经过四波混频后得到经过参量放大的短波红外闲频光光学频率梳。
7.如权利要求6所述的基于光纤参量放大的短波红外光学频率梳产生方法，其特征在于，采用C波段光学频率梳产生组件生成C波段光学频率梳，包括：
采用C波段连续激光器产生C波段光信号；
采用信号源组件获取第一射频信号和第二射频信号；
通过所述第一射频信号驱动双驱马赫曾德尔强度调制器，以便所述双驱马赫曾德尔强度调制器对所述C波段光信号进行调制以得到平坦光频梳；
通过所述第二射频信号驱动相位调制器，以便所述相位调制器对所述平坦光频梳进行相位调制以得到C波段光学频率梳。
8.如权利要求7所述的基于光纤参量放大的短波红外光学频率梳产生方法，其特征在于，根据以下公式得到C波段光学频率梳的输出光信号随时间t变化：
其中，Eo为输入光振幅，fo为C波段连续激光器的频率，Vdc为施加在强度调制器的偏置电压，VRF为微波源的幅值，fm为所加微波源的频率，Vp为施加相位调制器的幅值，Vπ1、Vπ2分别为强度调制器和相位调制器的半波电压。
9.如权利要求8所述的基于光纤参量放大的短波红外光学频率梳产生方法，其特征在于，所述四波混频为多个不同频率光在非线性介质相互作用产生新的闲频光，包括信号光频率、泵浦光频率和闲频光频率，所述信号光频率、所述泵浦光频率和所述闲频光频率之间的关系为：
2fp＝fi+fs
其中，fp为泵浦光频率，fi为闲频光频率，fs为信号光频率。
10.如权利要求9所述的基于光纤参量放大的短波红外光学频率梳产生方法，其特征在于，根据以下公式得到经过参量放大的短波红外闲频光光学频率梳的光信号：
其中，Ei为参量放大得到闲频光的幅值，输出的短波红外闲频光的中心频率满足四波混频关系，其调制频率与C波段光学频率梳的频率相同。
CN202311473618.5A 2023-11-07 2023-11-07 基于光纤参量放大的短波红外光学频率梳产生装置及方法 Pending CN117471817A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311473618.5A CN117471817A (zh) 2023-11-07 2023-11-07 基于光纤参量放大的短波红外光学频率梳产生装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311473618.5A CN117471817A (zh) 2023-11-07 2023-11-07 基于光纤参量放大的短波红外光学频率梳产生装置及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117471817A true CN117471817A (zh) 2024-01-30

Family

ID=89628997

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311473618.5A Pending CN117471817A (zh) 2023-11-07 2023-11-07 基于光纤参量放大的短波红外光学频率梳产生装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117471817A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102338965B (zh) 一种超宽谱光梳产生的方法
Stern et al. Tunable sharp and highly selective microwave-photonic band-pass filters based on stimulated Brillouin scattering
CN101794953A (zh) 基于光学四波混频效应的太赫兹波产生装置及方法
Xie et al. Low-noise and broadband optical frequency comb generation based on an optoelectronic oscillator
Zhang et al. Reconfigurable multi-band microwave photonic radar transmitter with a wide operating frequency range
CN108292821A (zh) 使用光学操纵器生成频率梳的方法和设备
Cen et al. Rapidly and continuously frequency-scanning opto-electronic oscillator
US20150002918A1 (en) Wavelength swept source apparatus and controlling method thereof
Wei et al. Optical frequency comb generation based on electro-optical modulation with high-order harmonic of a sine RF signal
Zhang et al. Multioctave and reconfigurable frequency-stepped radar waveform generation based on an optical frequency shifting loop
Kumari et al. Generation of optical frequency comb by cascading of Mach-Zehnder modulator and phase modulator with polarization controller
Li et al. Broadband linear frequency-modulated waveform generation based on optical frequency comb assisted spectrum stitching
Sharma et al. Optical frequency comb generation by the exploitation of gain modulation phenomenon in semiconductor optical amplifier
CN117471817A (zh) 基于光纤参量放大的短波红外光学频率梳产生装置及方法
Chen et al. Photonic generation of flexible and adjustable microwave waveforms based on a dual-polarization Mach–Zehnder modulator
Li et al. Ultrahigh-factor frequency multiplication based on optical sideband injection locking for broadband linear frequency modulated microwave generation
CN113485035B (zh) 一种基于电光调制器的高平坦度光频梳产生装置
Li et al. Bandwidth superposition of linearly chirped microwave waveforms based on a Fourier domain mode-locked optoelectronic oscillator
US9912410B1 (en) Optical radio-frequency down-conversion and remoting
Xie et al. Photonic generation of low phase noise arbitrary chirped microwave waveforms with large time-bandwidth product
CN203012313U (zh) 一种获得高功率宽带绿光光学频率梳的装置
Hasegawa Mode density multiplication of an optical frequency comb by N 2 with phase modulation
Weng et al. Microresonator-based spectral translation of a gain-switched semiconductor laser comb
Eibl et al. Pulse-to-pulse wavelength switching of diode based fiber laser for multi-color multi-photon imaging
Li et al. Single-/dual-pulse repetition rate variable supercontinuum light source with peak wavelength around 1.7 µm using a modulated pump

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination