CN121663305B - 一种高功率微腔光频梳产生装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高功率微腔光频梳产生装置及方法，解决了现有光频梳系统需采用高速率可调谐的激光器对微腔谐振进行精确扫描锁定，或者依赖极窄线宽的分布反馈式半导体激光对超高品质微腔进行光学注入反馈，导致系统结构和操作复杂的问题，本发明以泵浦单元进行泵浦，通过主动增益微腔进行光频梳产生与同步功率放大，具有高重复频率、高梳齿功率和宽光谱范围的优势，其频道间隔(100GHz)符合国际通信标准，单梳齿功率达百μW级、相比常见的克尔微腔光频梳方案（典型值百nW级）提升2~3个数量级，因此无需进行弱信号功率放大，在光通信领域具有重要应用价值。

Description

一种高功率微腔光频梳产生装置及方法

技术领域

本发明涉及光频梳产生装置与方法，具体涉及一种高功率微腔光频梳产生装置及方法。

背景技术

基于集成微腔的光学频率梳（简称微腔光频梳），受益于微纳尺度光子芯片的超强光场局限、超低损耗传输以及超高非线性增强能力，相比采用固体或光纤介质的传统光学系统，在重复频率、激发阈值与体积功耗方面具有明显优势，是目前高速通信、微波光子、原子光钟等多个领域的新一代光源技术，能够为通信网络、时频传递、全光处理等实现带宽、速率、精度等核心性能的大幅提升提供基础支撑。

低噪声的稳定锁模脉冲态(又可称为孤子脉冲态)是微腔光频梳得以现实应用的关键。由于微腔的尺寸极小，导致腔内光-热效应显著，建立稳定的锁模脉冲态相当困难。通常需要采用高速率可调谐的激光器对微腔谐振进行精确扫描锁定（即扫频法），或者依赖极窄线宽的分布反馈式半导体激光对超高品质（典型值>107）微腔进行光学注入反馈（即自注入法）；因此导致对泵浦光源和微腔性能的需求十分严苛，系统结构复杂而且总体成本高昂，多数情况下需要精密的扫频控制电路，或者在多个泵浦激光与微腔芯片组合之中大量尝试以挑选出波长和谐振相匹配的组合。另一方面，由于受孤子能量转化效率和稳定的锁模脉冲态容忍泵浦功率上限的制约，微腔光频梳的直接输出功率（典型值<5mW）和单梳齿功率（通常为百nW~数十μW）均较低。而相干通信等应用要求单信道光功率需达mW级，因此无法直接应用，在光频梳产生后再经光纤放大器（如EDFA）提升梳齿功率之后才能满足需求。

发明内容

为了解决现有光频梳系统需采用高速率可调谐的激光器对微腔谐振进行精确扫描锁定，或者依赖极窄线宽的分布反馈式半导体激光对超高品质(典型值>107)微腔进行光学注入反馈，导致系统结构和操作复杂，以及梳齿功率受限，需额外放大才能满足应用需求的技术问题，本发明提供了一种高功率微腔光频梳产生装置及方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高功率微腔光频梳产生装置，其特殊之处在于：

包括从输入端至输出端依次设置的泵浦单元、微腔单元、输出单元和状态判定单元；

所述泵浦单元用于产生连续的泵浦激光；

所述微腔单元包括微腔芯片和直流电源；所述微腔芯片包括公共波导、主动增益微腔、被动辅助微腔和金属热电极；所述公共波导的波导输入端与泵浦单元的输出端对应；所述公共波导的波导耦合区绕主动增益微腔外壁设置，且与主动增益微腔外壁保持第一预设间隙；所述公共波导的波导输出端与输出单元的输入端对应；所述主动增益微腔和被动辅助微腔均为环形，二者的腔长及波导宽度均相等，且二者单点耦合，耦合点处保持第二预设间隙；所述金属热电极设置在被动辅助微腔一侧或上方；所述直流电源的正极和负极分别连接在金属热电极的两端；

所述输出单元用于接收波导输出端输出的光束，并将其分束后注入至状态判定单元；

所述状态判定单元用于监测相应光束的光谱强度、波长和脉冲序列波形，为泵浦单元和微腔单元的工作状态调控提供反馈依据。

进一步地，所述主动增益微腔为掺杂Er3+的氮化硅环形波导；

所述被动辅助微腔为无掺杂的氮化硅环形波导；

所述第一预设间隙的范围为200nm~1000nm；

所述第二预设间隙的范围为200nm~1000nm。

进一步地，所述输出单元包括透镜光纤和光纤分束器；

所述透镜光纤的输入端与公共波导的波导输出端对应，透镜光纤的输出端与光纤分束器的输入端连接；

所述光纤分束器用于将透镜光纤输出的光束分为第一光束和第二光束。

进一步地，所述状态判定单元包括光谱仪、光电探测器和示波器；

所述光谱仪的输入端与光纤分束器的第一输出端光纤连接；

所述光电探测器的输入端与光纤分束器的第二输出端光纤连接，光电探测器的输出端与示波器电连接。

进一步地，所述泵浦单元包括半导体激光器，其工作波段范围为975nm-985nm；

所述半导体激光器的输出端与公共波导的波导输入端对应。

一种高功率微腔光频梳产生方法，采用上述的高功率微腔光频梳产生装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、启动泵浦单元，使其向公共波导的波导输入端出射连续的泵浦激光；泵浦激光经微腔单元作用后通过输出单元进入状态判定单元；

步骤2、基于状态判定单元监测到的光谱强度调节泵浦单元的输出功率，直至主动增益微腔完成波长转换，并通过腔内循环实现预设谐振模式的初始激发；

步骤3、调节直流电源的输出电流或电压，使得金属热电极对被动辅助微腔的工作温度进行调节，从而改变被动辅助微腔的重复频率，通过状态判定单元进行判定，直至判定结果表明被动辅助微腔内已产生梳齿；

步骤4、保持各项工作参数不变，增大泵浦单元的输出功率直至状态判定单元获取的判定结果表明已获取间隔均匀且连续的光频梳齿、稳定的脉冲序列波形，完成高功率微腔光频梳产生。

进一步地，步骤1具体为：

启动半导体激光器，使其向公共波导的波导输入端出射连续的泵浦激光；泵浦激光经微腔单元作用后通过输出单元进入状态判定单元。

进一步地，步骤2具体为：

逐渐升高半导体激光器的输出功率，并通过状态判定单元中的光谱仪测量公共波导的波导输出端输出光束的光谱，直至光谱仪上产生一条激光波长，表明主动增益微腔内部已完成波长转换，并通过腔内循环实现了预设谐振模式的初始激发。

进一步地，步骤3具体为：

调节直流电源的输出电流或电压，使得金属热电极对被动辅助微腔的工作温度进行调节，从而改变被动辅助微腔的重复频率，当光谱仪上能够观测到多条离散的频率波长时，表明被动辅助微腔内已产生光频梳齿。

进一步地，步骤4具体为：

保持各项工作参数不变，增大半导体激光器的输出功率，直至光谱仪上能够观测到均匀分布的光频梳齿，且示波器上能够观测到稳定的脉冲序列波形，完成高功率微腔光频梳产生。

本发明的有益效果：

1、本发明提供的一种高功率微腔光频梳产生装置及产生方法，以泵浦单元进行泵浦，通过主动增益微腔进行光频梳产生与同步功率放大，具有高重复频率、高梳齿功率和宽光谱范围的优势，其频道间隔(100GHz)符合国际通信标准，单梳齿功率达百μW级、相比常见的克尔微腔光频梳方案（典型值百nW级）提升2~3个数量级，因此无需进行弱信号功率放大，在光通信领域具有重要应用价值。

2、本发明提供的一种高功率微腔光频梳产生装置及方法，利用980nm波段半导体激光器作为泵浦，通过掺杂Er³⁺的主动增益微腔中放大自发辐射过程完成波长转换，并基于环腔谐振原理实现了1550nm激光产生并同步完成谐振模式自动选择，能够解决其他1550nm光源直接泵浦方案必须采用高性能的高速扫频或精密的台式超窄线宽光源，导致系统结构和操作复杂，以及微腔内热效应导致泵浦波长与谐振频率失谐、难以稳定锁模脉冲态问题，并且本发明无需进行泵浦与微腔波长匹配挑选，本波段各波长光源均能适用，因此具有结构紧凑、成本低廉、易于构建的特点。

3、本发明提供的一种高功率微腔光频梳产生装置及方法，利用间距极小的双微环腔耦合架构并结合温度调控实现重复频率的精细调谐，解决了实际加工误差导致的双微腔谐振模式无法重合匹配问题，而且两个微腔（即主动增益微腔和被动辅助微腔）腔长与结构均相同，因此便于生产制备并且支持单片集成，具有体积小、易制备、功耗低的特点。

4、本发明提供的一种高功率微腔光频梳产生装置及方法，通过巧妙利用波导耦合方式（公共波导与主动增益微腔之间为宽带的滑轮耦合、可传输980nm和1550nm波段，主动增益微腔与被动辅助微腔为窄带的单点耦合、仅支持1550nm波段），实现光波在各器件间高效传输并同步完成泵浦激光透射或抑制功能，因此无需引入额外的滤波器件以消除残余泵浦激光，具有结构简单、背景噪声低的特点。

5、本发明提供的一种高功率微腔光频梳产生装置及方法，采用环形谐振结构主动增益微腔，可实现光波循环放大，因此无需高浓度的Er³⁺掺杂即可实现增益效果大幅提升，一方面能够显著降低微腔掺杂波导的加工需求和制备难度，同时能够获得更高转化效率和更强输出功率。

6、本发明提供的一种高功率微腔光频梳产生装置及方法，充分结合了现阶段各器件的实际性能，例如由掺杂Er³⁺的氮化硅环形波导构成的主动增益微腔，其品质因子（典型值~10⁵量级）比无掺杂的被动辅助微腔（典型值~10⁶-10⁷量级）低一个量级，导致如果采用常规单频激光直接泵浦方案，则需求激光功率阈值将过高（W级）的问题；通过巧妙利用低阈值的参量振荡实现初始梳齿产生，再引发非简并四波混频过程，并同步完成光波循环放大，降低了对微腔品质的苛刻需求，具有便于生产、易于实现的特点。

7、本发明提供的一种高功率微腔光频梳产生装置及方法，通过科学控制各光学效应发生条件与操作流程，能够实现光频梳产生与功率放大过程同步融合与自动级联产生，无需复杂的电控程序或者专业人员的精细繁琐操作，具有调控灵活、操作简便的特点。

8、本发明提供的一种高功率微腔光频梳产生装置及方法，通过改变主动增益微腔和被动辅助微腔腔长即可实现重复频率灵活调整（例如设置为10GHz、50GHz、200GHz等），同时具备高集成与低功耗优势，可作为通信网络、精密测量、微波光子等领域的高性能、多载频相干光源，因此具有可扩展性高、通用性强的特点，在信息技术中用途广泛。

附图说明

图1是本发明一种高功率微腔光频梳产生装置实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例中步骤2-4所对应的光频梳产生过程原理示意图；其中，（a）对应于步骤2，（b）对应于步骤3，（c）对应于步骤4；

图3是本发明实施例中步骤2对应的光谱结果示意图；

图4是本发明实施例中步骤3对应的光谱结果示意图，其横坐标为波长，纵坐标为光强；

图5是本发明实施例中步骤4对应的光频梳光谱结果示意图，其横坐标为波长，纵坐标为光功率；

图6是本发明实施例中步骤4对应的光频梳脉冲序列波形示意图，其横坐标为时间，纵坐标为光脉冲强度。

附图标记如下：

1、半导体激光器；2、微腔芯片；21、波导输入端；22、波导耦合区；23、波导输出端；24、主动增益微腔；25、被动辅助微腔；26、金属热电极；3、直流电源；4、透镜光纤；5、光纤分束器；6、光谱仪；7、光电探测器；8、示波器。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的一种高功率微腔光频梳产生装置，如图1所示，包括从输入端至输出端依次设置的泵浦单元、微腔单元、输出单元和状态判定单元；

泵浦单元用于产生连续的泵浦激光；具体的，泵浦单元包括半导体激光器1，其工作波段范围为975nm~985nm；半导体激光器1的输出端与公共波导的波导输入端21对应。本实施例中采用的半导体激光器1工作波段为980nm。

微腔单元用于接收泵浦激光，利用掺杂波导微腔发生自发辐射后在谐振条件下激发单频激光，随后利用无掺杂波导微腔发生参量振荡并进行模式匹配选择，再利用掺杂波导微腔发生级联四波混频并同步完成循环放大，进而实现光频梳产生与功率放大；具体的，微腔单元包括微腔芯片2和直流电源3；微腔芯片2包括公共波导、主动增益微腔24、被动辅助微腔25和金属热电极26；公共波导的波导输入端21与泵浦单元的输出端对应；公共波导的波导耦合区22绕主动增益微腔24外壁设置，且与主动增益微腔24外壁保持第一预设间隙（即，波导耦合区22与主动增益微腔24近距离非接触式滑轮耦合）；第一预设间隙的范围为200nm~1000nm；公共波导的波导输出端23与输出单元的输入端对应；主动增益微腔24和被动辅助微腔25均为环形，二者的腔长及波导宽度均相等，且二者单点耦合，耦合点处保持第二预设间隙；第二预设间隙的范围为200nm~1000nm；金属热电极26设置在被动辅助微腔25一侧或上方；主动增益微腔24为掺杂Er³⁺的氮化硅环形波导；被动辅助微腔25为无掺杂的氮化硅环形波导；直流电源3的正极和负极分别连接在金属热电极26的两端；直流电源3用于改变被动辅助微腔25的工作温度以调谐其实际腔长。

输出单元用于接收波导输出端23的输出光束，并将其分束后注入至状态判定单元；输出单元包括透镜光纤4和光纤分束器5；透镜光纤4的输入端与公共波导的波导输出端23对应，透镜光纤4的输出端与光纤分束器5的输入端连接；光纤分束器5用于将透镜光纤4输出的光束分为第一光束和第二光束，然后输入至状态判定单元。

状态判定单元用于监测相应光束的光谱强度、波长和脉冲序列波形，为泵浦单元和微腔单元的工作状态调控提供反馈依据。状态判定单元包括光谱仪6、光电探测器7和示波器8；光谱仪6的输入端与光纤分束器5的第一输出端光纤连接，用于接收第一光束以分析其光谱特性；光电探测器7的输入端与光纤分束器5的第二输出端光纤连接，光电探测器7的输出端与示波器8电连接；光电探测器7用于接受第二光束并将光信号转换为电信号；示波器8用于接收相应的电信号以监测其脉冲序列波形。

一种高功率微腔光频梳产生方法，采用上述的高功率微腔光频梳产生装置进行光频梳产生，具体包括以下步骤：

步骤1、启动泵浦单元，使其向公共波导的波导输入端21出射连续的泵浦激光；泵浦激光经微腔单元作用后通过输出单元进入状态判定单元；具体为：

启动半导体激光器1，并精细调节半导体激光器1与公共波导的空间位置，使半导体激光器1出射的泵浦激光近距离（几十微米）入射至公共波导的波导输入端21；

步骤2、基于状态判定单元监测到的光谱强度调节泵浦单元的输出功率，直至主动增益微腔24完成波长转换，并通过腔内循环实现预设谐振模式的初始激发；具体为：

逐渐升高半导体激光器1的输出功率，并通过状态判定单元中的光谱仪6测量公共波导的波导输出端23输出光束的光谱，当泵浦激光强度高于光微腔单元中主动增益微腔24发生放大自发辐射的光谱强度阈值时（此时主动增益微腔24的表面呈现可见的绿色荧光），此刻能够在光谱仪6上观测到1550nm附近产生一条窄线宽激光波长（即一条较窄的光谱线），表明主动增益微腔24内部已完成980nm至1550nm的波长转换，并通过腔内循环实现了预设谐振模式的初始激发。

如图2（a）所示，通过980nm波段的高功率半导体激光器1泵浦由掺杂Er³⁺波导构成的主动增益微腔24，当泵浦激光功率超过主动增益微腔24发生放大自发辐射的阈值时，首先将产生1550nm波段的宽谱自发辐射；同时在环腔谐振情况下将自动通过循环振荡过程，在众多的微腔可谐振频率处实现某一个随机波长成分的激发（即随机的谐振频率激发），同时其他可谐振频率将由于增益被消耗、不满足起振条件将得以抑制，无法产生。

如图3所示，本实施例步骤2完成时，泵浦激光功率为80mW、光谱仪6上可观测到在1550nm波段处有且仅有一条激光波长成分，表明此时已经实现了预设谐振模式的初始激发。

步骤3、调节直流电源3的输出电流或电压，使得金属热电极26对被动辅助微腔25的工作温度进行调节，从而改变被动辅助微腔25的重复频率，通过状态判定单元进行判定，直至判定结果表明被动辅助微腔25内已初步产生梳齿；具体为：

调节直流电源3的输出电流或电压，使得金属热电极26对被动辅助微腔25的工作温度进行调节，从而改变被动辅助微腔25的实际重复频率，当被动辅助微腔25的重复频率调谐至与主动增益微腔24完全相同时，光谱仪6上能够观测到多条离散的频率波长，表明被动辅助微腔25内已通过参量振荡过程初步产生了光频梳齿，被动辅助微腔25的重复频率与主动增益微腔24的重复频率严格相同。

如图2（b）所示，主动增益微腔24与被动辅助微腔25具有相同腔长和波导宽度，但由于实际加工误差、通常二者之间存在极微小的偏差（例如几十纳米）；通过改变直流电源3和金属热电极26的电流或电压，调节被动辅助微腔25的工作温度以调谐其实际腔长。当其重复频率调谐至与主动增益微腔24的重复频率完全相同时，二者的透射和谐振模式将严格重合匹配，因此步骤2中所产生的初始谐振频率，将耦合进入至被动辅助微腔25发生谐振，并通过参量振荡过程，产生少量离散的梳齿，其间隔为微腔重复频率的整数倍。

如图4所示，本实施例中，主动增益微腔24和被动辅助微腔25的腔长均为1518μm，重复频率为100 GHz；通过调谐工作温度完成模式匹配选择之后，此时光谱仪6上可观测到除了初始的1550nm波长成分，另外通过参量振荡过程新产生了两条离散梳齿，其波长分别为1537.6nm和1562.6nm。

步骤4、保持各项工作参数不变，增大泵浦单元的输出功率直至状态判定单元获取的判定结果表明已获取均匀分布的光频梳齿、稳定的脉冲序列波形，完成高功率微腔光频梳产生。具体为：

保持各项工作参数不变，增大半导体激光器1的输出功率，当泵浦激光强度满足超过主动增益微腔24发生级联四波混频的阈值条件时，光谱仪6上能够观测到均匀分布的光频梳齿，且示波器8上能够观测到稳定的脉冲序列波形，表明已经通过级联四波混频过程实现了光频梳产生，则完成高功率微腔光频梳产生。

如图2（c）所示，在步骤4完成后，主动增益微腔24和被动辅助微腔25已经具有完全相同的谐振模式，被动辅助微腔25中所产生的少量梳齿能够全部耦合进入主动增益微腔24；此时增大泵浦激光功率，当梳齿功率增强至超过主动增益微腔24发生四波混频效应的阈值时，将发生级联四波混频过程，形成梳齿均匀分布而且间隔严格相等的锁模光频梳；同时在掺杂波导中同步完成循环放大，从而实现光频梳输出功率的进一步提升。

如图5所示，本实施例步骤4完成时，泵浦功率为550 mW、所产生光频梳的梳齿间隔为0.8nm，光谱覆盖1500-1600nm，功率超-30dBm（常用放大器的响应阈值）的光频梳齿98条。如图6所示，此时光频梳在时域上表现为稳定的脉冲序列，其间隔为10ps，对应的重复频率为100 GHz。

本发明实施例的原理为：

通过采用980nm半导体激光直接泵浦由掺杂Er³⁺波导构成的主动增益微腔，在其功率较低、但刚好超过放大自发辐射阈值时，首先将产生1550nm波段的宽谱自发辐射；同时在环腔谐振情况下将自动通过循环振荡过程，在众多的微腔可谐振频率处能够且必然实现某一个随机波长成分的激发，同时其他可谐振频率将由于增益被消耗、不满足起振条件将得以抑制、无法产生；主动增益微腔与被动辅助微腔采用相同的腔长和波导宽度结构，理论上二者应当具有相同谐振模式，但实际加工过程的误差将导致二者之间有微小偏差，主动增益微腔与被动辅助微腔之间各谐振模式无法良好重合匹配；通过采用间距极小的双微环腔耦合架构并结合温度调控，可实现被动辅助微腔重复频率的精细调谐，当其与主动增益微腔完全相等时，二者的透射和谐振模式将严格重合匹配，同时由于无掺杂波导构成的被动辅助微腔具有更高品质特点，从而能够在低泵浦功率情况下实现低阈值的参量振荡过程并激发产生出少量离散梳齿；此后进一步增大泵浦功率，当参量振荡产生的少量梳齿功率增强至超过主动增益微腔发生非简并四波混频效应的阈值时，将通过级联四波混频过程，形成梳齿均匀的锁模光频梳；同时在掺杂波导构成的主动增益微腔中同步完成循环放大，从而实现高功率、高重复频率、锁模脉冲态的微腔光频梳稳定激发。

本发明实施例根据现阶段各器件的性能水平与工作特点，通过巧妙构建各单元结构，并科学控制各光学效应发生条件与操作流程，可完美解决微腔内热效应导致的泵浦波长与谐振频率失谐、实际加工误差导致的双微腔谐振模式无法重合匹配、简并四波混频效应阈值较高导致极高泵浦功率和微腔品质因子苛刻需求、梳齿功率过低难以满足应用而需要进行额外放大等问题，实现光频梳产生与功率放大过程的同步融合与级联产生，能够突破现有技术瓶颈，提供一种结构紧凑、操控简便、成本经济，并具备梳齿功率高优势的微腔光频梳产生装置。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何在本发明披露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种高功率微腔光频梳产生装置，其特征在于：

包括从输入端至输出端依次设置的泵浦单元、微腔单元、输出单元和状态判定单元；

所述泵浦单元用于产生连续的泵浦激光；

所述微腔单元包括微腔芯片（2）和直流电源（3）；所述微腔芯片（2）包括公共波导、主动增益微腔（24）、被动辅助微腔（25）和金属热电极（26）；所述公共波导的波导输入端（21）与泵浦单元的输出端对应；所述公共波导的波导耦合区（22）绕主动增益微腔（24）外壁设置，且与主动增益微腔（24）外壁保持第一预设间隙；所述公共波导的波导输出端（23）与输出单元的输入端对应；所述主动增益微腔（24）和被动辅助微腔（25）均为环形，二者的腔长及波导宽度均相等，且二者单点耦合，耦合点处保持第二预设间隙；所述金属热电极（26）设置在被动辅助微腔（25）一侧或上方；所述直流电源（3）的正极和负极分别连接在金属热电极（26）的两端；

所述输出单元用于接收波导输出端（23）输出的光束，并将其分束后注入至状态判定单元；

所述状态判定单元用于监测相应光束的光谱强度、波长和脉冲序列波形，为泵浦单元和微腔单元的工作状态调控提供反馈依据；

所述主动增益微腔（24）为掺杂Er³⁺的氮化硅环形波导；

所述被动辅助微腔（25）为无掺杂的氮化硅环形波导；

所述第一预设间隙的范围为200nm~1000nm；

所述第二预设间隙的范围为200nm~1000nm。

2.根据权利要求1所述的高功率微腔光频梳产生装置，其特征在于：

所述输出单元包括透镜光纤（4）和光纤分束器（5）；

所述透镜光纤（4）的输入端与公共波导的波导输出端（23）对应，透镜光纤（4）的输出端与光纤分束器（5）的输入端连接；

所述光纤分束器（5）用于将透镜光纤（4）输出的光束分为第一光束和第二光束。

3.根据权利要求2所述的高功率微腔光频梳产生装置，其特征在于：

所述状态判定单元包括光谱仪（6）、光电探测器（7）和示波器（8）；

所述光谱仪（6）的输入端与光纤分束器（5）的第一输出端光纤连接；

所述光电探测器（7）的输入端与光纤分束器（5）的第二输出端光纤连接，光电探测器（7）的输出端与示波器（8）电连接。

4.根据权利要求3所述的高功率微腔光频梳产生装置，其特征在于：

所述泵浦单元包括半导体激光器（1），其工作波段范围为975nm-985nm；

所述半导体激光器（1）的输出端与公共波导的波导输入端（21）对应。

5.一种高功率微腔光频梳产生方法，采用权利要求1-4任一所述的高功率微腔光频梳产生装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、启动泵浦单元，使其向公共波导的波导输入端（21）出射连续的泵浦激光；泵浦激光经微腔单元作用后通过输出单元进入状态判定单元；

步骤2、基于状态判定单元监测到的光谱强度调节泵浦单元的输出功率，直至主动增益微腔（24）完成波长转换，并通过腔内循环实现预设谐振模式的初始激发；

步骤3、调节直流电源（3）的输出电流或电压，使得金属热电极（26）对被动辅助微腔（25）的工作温度进行调节，从而改变被动辅助微腔（25）的重复频率，通过状态判定单元进行判定，直至判定结果表明被动辅助微腔（25）内已产生梳齿；

步骤4、保持各项工作参数不变，增大泵浦单元的输出功率直至状态判定单元获取的判定结果表明已获取间隔均匀且连续的光频梳齿、稳定的脉冲序列波形，完成高功率微腔光频梳产生。

6.根据权利要求5所述的高功率微腔光频梳产生方法，其特征在于，步骤1具体为：

启动半导体激光器（1），使其向公共波导的波导输入端（21）出射连续的泵浦激光；泵浦激光经微腔单元作用后通过输出单元进入状态判定单元。

7.根据权利要求6所述的高功率微腔光频梳产生方法，其特征在于，步骤2具体为：

逐渐升高半导体激光器（1）的输出功率，并通过状态判定单元中的光谱仪（6）测量公共波导的波导输出端（23）输出光束的光谱，直至光谱仪（6）上产生一条激光波长，表明主动增益微腔（24）内部已完成波长转换，并通过腔内循环实现了预设谐振模式的初始激发。

8.根据权利要求7所述的高功率微腔光频梳产生方法，其特征在于，步骤3具体为：

调节直流电源（3）的输出电流或电压，使得金属热电极（26）对被动辅助微腔（25）的工作温度进行调节，从而改变被动辅助微腔（25）的重复频率，当光谱仪（6）上能够观测到多条离散的频率波长时，表明被动辅助微腔（25）内已产生光频梳齿。

9.根据权利要求8所述的高功率微腔光频梳产生方法，其特征在于，步骤4具体为：

保持各项工作参数不变，增大半导体激光器（1）的输出功率，直至光谱仪（6）上能够观测到均匀分布的光频梳齿，且示波器（8）上能够观测到稳定的脉冲序列波形，完成高功率微腔光频梳产生。