一种基于光电振荡的等间隔布里渊频率梳

本发明属于激光，具体涉及一种基于光电振荡的等间隔布里渊频率梳。

背景技术：

1、随着现代微波领域和光学领域的飞速的发展，微波光子学同时具有微波和光学的优点，能够实现微波与光波之间的转换。

2、光学频率梳(ofc)是激光和时频科学领域的前沿技术，是指在频谱上由一系列均匀间隔且具有相干稳定相位关系的频率分量组成的光谱。是超快光学与精密光谱学结合的产物，其已经成为继超短脉冲激光问世之后激光技术领域的由一重大突破。近年来，由于光学频率梳在包括化学探测中的高分辨率宽范围光谱、外行星探测中的精确波长校准、超快动力学研究中的相干控制等新兴领域的重要作用，吸引了越来越多学者的关注。

3、近年来，很多基于微波光子技术的光学频率梳产生方案被提出。目前的产生方法主要有微腔法、锁模激光法、外调制器法、光外差法、高非线性效应法、光电振荡器法等，每种方法都有其局限性。其中，微腔ofc带宽更宽，微腔尺寸更小，具有芯片集成的潜力，具有很好的应用前景。然而，由于微腔制备技术的不成熟，制备工艺复杂，成本高，限制了其大规模应用。基于锁模激光的ofc生成方案需要进一步改进，以达到未来应用所需的平面度。基于外部激光调制的ofc生成方案平整度较好，但外部驱动微波源不可或缺。基于非线性光纤效应的ofc生成方案需要进一步的探索和研究，以提高其平整度和相干性。

4、在光纤非线性效应中，受激布里渊散射具有较低的阈值和较窄的增益带宽(几十兆赫以内)，由受激布里渊散射产生的布里渊频率梳具有输出波长多、单波长线宽窄、结构简单、成本低等优点。

5、然而，由于布里渊频移与布里渊泵浦波长的关系导致的布里渊频梳中间距不均匀的问题尚未得到解决。这一障碍极大地阻碍了布里渊频率梳在光通信、测量等领域的应用。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于光电振荡的等间隔布里渊频率梳，该光频梳包括一个用于产生等间隔布里渊光频梳的光电振荡环形腔以及一个用于实现光频梳间距选择的布里渊光纤激光器。首先产生等间隔布里渊光频梳的光电振荡环形腔产生波长为1555nm的泵浦光，进入布里渊光纤激光器，在中心波长为1455nm的拉曼激光器增益下，在色散补偿光纤中发生受激布里渊散射，通过该方法实现放大和滤波的效果，利用布里渊增益实现从相位调制到强度调制的过渡。

2、经过放大和滤波的光信号输入回光电振荡环形腔，经光电探测器产生拍频产生10.398ghz的拍频信号反馈给相位调制器对后续输入的光信号进行调制，形成光电振荡器环路。通过该方法最后实现频率间隔为10.398ghz，平坦度为2.48db的7线光学频率梳输出，其间隔严格匹配布里渊频移。

3、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

4、一种基于光电振荡的等间隔布里渊频率梳，包括一个用于产生等间隔布里渊频率梳的光电振荡环形腔和一个用于实现光频梳间距选择的布里渊光纤激光器，光电振荡环形腔与布里渊光纤激光器相连。

5、进一步地，所述光电振荡环形腔包括一个可调谐激光器，一个偏振控制器，一个相位调制器，一个30:70光耦合器，一个10:90光耦合器，一个光隔离器，一个光环形器，一个掺铒光纤放大器，一个光电探测器，三个电放大器，一个移相器；

6、可调谐激光器的输出端口连接偏振控制器的输入端口，偏振控制器的输出端口连接相位调制器的输入端口，相位调制器的输出端口连接30:70光耦合器的输入端口，30:70光耦合器的30％输出端口作为光输出，70％输出端口连接光隔离器的输入端口，光隔离器的输出端口连接光环形器的1端口，光环形器的3端口连接掺铒光纤放大器的输入端口，掺铒光纤放大器的输出端口连接10:90光耦合器的输入端口，10:90光耦合器的10％输出端口作为光输出，90％输出端口连接光电探测器的输入端口，光电探测器的输出端口连接第一个电放大器的输入端口，第一个电放大器的输出端口连接第二个电放大器的输入端口，第二个电放大器的输出端口连接第三个电放大器的输入端口，第三个电放大器的输出端口连接移相器的输入端口，移相器的输出端口连接相位调制器的输入端口。

7、进一步地，所述布里渊光纤激光器包括一个拉曼泵浦光纤激光器，一个偏振控制器，一个波分复用器，一段色散补偿光纤，一个光环形器；

8、偏振控制器的输出端口、拉曼泵浦光纤激光器的输出端口分别连接波分复用器的输入端口，波分复用器的输出端口连接色散补偿光纤的一端，色散补偿光纤的另一端连接光环形器的2端口，光环形器的1端口与3端口相连。

9、进一步地，所述光电振荡环形腔中的光环形器的2端口与布里渊光纤激光器中的偏振控制器的输入端口连接。

10、进一步地，所述光电振荡环形腔中的可调谐激光器的中心波长为1555nm，功率为12.6dbm。

11、进一步地，所述光电振荡环形腔中的相位调制器的半波电压为4.1v，3db带宽为10ghz。

12、进一步地，所述光电振荡环形腔中的掺铒光纤放大器的中心波长1555nm，信号增益为10db。

13、进一步地，所述光电振荡环形腔中的光电探测器的带宽为10ghz。

14、进一步地，所述布里渊光纤激光器中的色散补偿光纤长度为7.2km。

15、进一步地，所述布里渊光纤激光器中的拉曼泵浦光纤激光器的中心波长为1455nm，功率为29.2dbm。

16、本发明的有益效果：

17、本发明将光纤激光器集成到光电振荡器中，展示了一种产生等距布里渊频率梳的新方法。

18、本发明提出的一种基于光电振荡器的布里渊频率梳，在光纤中只激发一阶斯托克斯光，提高了微波信号的侧模抑制比。

19、基于受激布里渊散射效应产生微波信号。由于光电振荡器具有选模和正反馈的优点，因此输出的微波信号的频谱纯度好、噪声低。

20、由于利用受激布里渊散射效应产生的增益谱代替了传统的电波器，而且布里渊增益的线宽较窄，所以滤波时滤出的频谱较窄，滤波效果较好，同时受激布里渊散射效应也为整个环路提供了增益。

技术特征：

1.一种基于光电振荡的等间隔布里渊频率梳，其特征在于，包括一个用于产生等间隔布里渊频率梳的光电振荡环形腔和一个用于实现光频梳间距选择的布里渊光纤激光器，光电振荡环形腔与布里渊光纤激光器相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于光电振荡的等间隔布里渊频率梳，其特征在于，所述光电振荡环形腔包括一个可调谐激光器，一个偏振控制器，一个相位调制器，一个30:70光耦合器，一个10:90光耦合器，一个光隔离器，一个光环形器，一个掺铒光纤放大器，一个光电探测器，三个电放大器，一个移相器；

3.根据权利要求2所述的一种基于光电振荡的等间隔布里渊频率梳，其特征在于，所述布里渊光纤激光器包括一个拉曼泵浦光纤激光器，一个偏振控制器，一个波分复用器，一段色散补偿光纤，一个光环形器；

4.根据权利要求3所述的一种基于光电振荡的等间隔布里渊频率梳，其特征在于，所述光电振荡环形腔中的光环形器的2端口与布里渊光纤激光器中的偏振控制器的输入端口连接。

5.根据权利要求2所述的一种基于光电振荡的等间隔布里渊频率梳，其特征在于，所述光电振荡环形腔中的可调谐激光器的中心波长为1555nm，功率为12.6dbm。

6.根据权利要求2所述的一种基于光电振荡的等间隔布里渊频率梳，其特征在于，所述光电振荡环形腔中的相位调制器的半波电压为4.1v，3db带宽为10ghz。

7.根据权利要求2所述的一种基于光电振荡的等间隔布里渊频率梳，其特征在于，所述光电振荡环形腔中的掺铒光纤放大器的中心波长1555nm，信号增益为10db。

8.根据权利要求2所述的一种基于光电振荡的等间隔布里渊频率梳，其特征在于，所述光电振荡环形腔中的光电探测器的带宽为10ghz。

9.根据权利要求2所述的一种基于光电振荡的等间隔布里渊频率梳，其特征在于，所述布里渊光纤激光器中的色散补偿光纤长度为7.2km。

10.根据权利要求3所述的一种基于光电振荡的等间隔布里渊频率梳，其特征在于，所述布里渊光纤激光器中的拉曼泵浦光纤激光器的中心波长为1455nm，功率为29.2dbm。

技术总结本发明属于激光技术领域，公开一种基于光电振荡的等间隔布里渊频率梳，包括一个用于产生等间隔布里渊频率梳的光电振荡环形腔和一个用于实现光频梳间距选择的布里渊光纤激光器，光电振荡环形腔与布里渊光纤激光器相连。该光电振荡器通过驱动可调谐激光器和拉曼泵浦激光器使光电振荡环形腔产生频率间隔为10.398GHz，平坦度为2.48dB的7线光学频率梳，该光电振荡器实现了产生不同频率间隔的等距布里渊光学频率梳，为当前市场上生产高质量和稳定频率的布里渊频率梳提供了一种有效的解决方案，且易于集成，为实现商业化提供了可能。技术研发人员：张祖兴,陈睿佳,李阳受保护的技术使用者：南京邮电大学技术研发日：技术公布日：2024/7/29