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一种基于光学频移回路的光学频率梳产生方法

阅读:947发布:2022-10-02

专利汇可以提供一种基于光学频移回路的光学频率梳产生方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 是一种基于光学频移回路的光学 频率 梳产生方法,该方法包括如下步骤:可调谐 激光器 发出一束频率为f0的可调谐 光源 ,作为 种子 光源注入到光学回路中,经过频移器,种子光源的 频率偏移 了Δf大小,产生了频率为f0+Δf的新谱线;回路中的EDFA用来补偿光 信号 的损耗,将新频率谱线功率放大至种子光源 水 平,被放大的新谱线与种子光源耦合,构成新的光源 频谱 。新 光谱 由功率近似相同,频率间距为Δf的两条谱线组成。新光谱重新注入到光回路的频移器中,光谱每次经过光学回路就会新增一条频率谱线。经过多次循环,谱线数量不断增加,直到回路达到稳态;通过光学 滤波器 ,滤出平坦度较好的光谱段。该方法简单有效,产生的光学频率梳在平坦度和光谱带宽上均具有优势。,下面是一种基于光学频移回路的光学频率梳产生方法专利的具体信息内容。

1.一种光学频率梳的产生方法,其特征在于该方法包括如下步骤:
步骤1.将可调谐激光器发出的频率为f0的单频光源,作为种子光源注入到光学回路中,经过频移器,种子光源的频率偏移了Δf大小,产生了频率为f0+Δf的新频率谱线;
步骤2.在回路中放置掺铒光纤放大器EDFA用来补偿光信号的损耗,将新频率谱线功率放大至种子光源平;
步骤3.将被放大的新频率谱线与种子光源通过光学耦合器耦合,作为新的光源频谱,将新的光源频谱重新注入到光回路的频移器中,输出两条频率分别为f0+Δf和f0+2Δf的谱线;
步骤4.重复以上的步骤3,随着循环次数的增加,谱线数目不断增多,直到光路达到稳态。
步骤5.在回路中引入光学滤波器,光学滤波器中心频率为稳态光谱平坦段的中心频率,带宽为稳态光谱平坦段带宽,滤出平坦度较好的光学频率梳。
2.根据权利要求1所述的一种光学频率梳的产生方法,其特征在于:所述的种子光源由可调谐、窄线宽的激光器发出,其中心频率可调谐范围覆盖C波段。
3.根据权利要求1所述的一种光学频率梳的产生方法,其特征在于:所述的掺铒光纤放大器EDFA为C波段增益平坦的放大器。
4.根据权利要求1所述的一种光学频率梳的产生方法,其特征在于:所述的光学滤波器中心频率可调谐、可滤出带宽宽。
5.根据权利要求1所述的一种光学频率梳的产生方法,其特征在于:所述的频移器频移损耗低,频移波长可调谐。
6.根据权利要求3所述的一种光学频率梳的产生方法,其特征在于:所述的掺铒光纤放大器EDFA增益频谱范围为1530nm~1565nm。

说明书全文

一种基于光学频移回路的光学频率梳产生方法

技术领域

[0001] 本发明涉及光学频率梳的产生技术领域,特别是涉及一种基于光学频移回路的光学频率梳的产生技术。

背景技术

[0002] 光学频率梳(OFC)是一种高效、高质、高功率的稳定光源,其光谱由频率等间距分布的离散谱线构成。OFC技术作为新型技术,在超高精度检测、化学成分快速探测、任意波形产生、超级激光器构造以及长距离通信等方面有着广泛应用。
[0003] 目前,OFC的产生技术已经取得了显著地成就。但纵观现有方案,可以发现OFC产生方法在降低复杂度和成本方面仍需改善。因此,本文提出了一种基于频移器的光学频率梳产生方法。关键器件只需一个光源和一个频移器,就可以获得新的谱线,具有结构简单、器件利用率高等优点。利用光学回路,每次回路将光谱频移相同间距后与种子光源耦合,将光谱带宽拓展到很宽范围。

发明内容

[0004] 技术问题:本发明的目的是提供一种基于频率器的光学频率梳的产生方法。本发明产生了平坦度很好的宽光学频率梳,并且克服了现有OFC产生技术中复杂度高、成本高的问题。
[0005] 技术方案:本发明的方法所需器件少,关键器件为一个窄线宽可调谐激光器、一个频移器和一个EDFA。引入了光学频移回路,提高了器件利用率,降低了方案成本。而光学频移回路,可实现新光谱与种子光源耦合,很大程度上拓展了光学频率梳的带宽。另外,EDFA在C波段具有较为平坦的增益谱,可以将回路中的新光谱功率放大到种子光源平,提高光谱平坦度。
[0006] 本发明的一种基于频移器的光学频率梳产生方法包括如下步骤:
[0007] 步骤1.将可调谐激光器发出的频率为f0的单频光源,作为种子光源注入到光学回路中,经过频移器,种子光源的频率偏移了Δf大小,产生了频率为f0+Δf的新频率谱线;
[0008] 步骤2.在回路中放置掺铒光纤放大器EDFA用来补偿光信号的损耗,将新频率谱线功率放大至种子光源水平;
[0009] 步骤3.将被放大的新频率谱线与种子光源通过光学耦合器耦合,作为新的光源频谱,将新的光源频谱重新注入到光回路的频移器中,输出两条频率分别为f0+Δf和f0+2Δf的谱线;
[0010] 步骤4.重复以上的步骤3,随着循环次数的增加,谱线数目不断增多,直到光路达到稳态。
[0011] 步骤5.在回路中引入光学滤波器,光学滤波器中心频率为稳态光谱平坦段的中心频率,带宽为稳态光谱平坦段带宽,滤出平坦度较好的光学频率梳。
[0012] 其中:
[0013] 所述的种子光源由可调谐、窄线宽的激光器发出,其中心频率可调谐范围覆盖C波段。
[0014] 所述的掺铒光纤放大器EDFA为C波段增益平坦的放大器。
[0015] 所述的光学滤波器中心频率可调谐、可滤出带宽宽。
[0016] 所述的频移器频移损耗低,频移波长可调谐。
[0017] 有益效果:本发明提出的光学频率梳的产生方法,简单有效,成本低,且保持了平坦度和带宽上的优势。
[0018] 创新之处在于:
[0019] (1)利用频移器,取代了广泛运用的调制器,来产生新的光谱。产生的新谱线功率和线宽等光学性质稳定,在提高平坦度上更有前景。
[0020] (2)采用的EDFA平坦增益谱范围广,且覆盖了光通信中使用率最高的C波段,可以产生高功率、宽带宽的C波段光学频率梳。
[0021] (3)引入光学回路,提高了光器件的利用率,为拓展了光谱带宽带来了无限可能。
[0022] (4)操作简单,无需复杂的参数控制,仅需保证种子光源的波长为EDFA的平坦增益谱起始波长。附图说明
[0023] 图1为本发明基于频移器的光学频率梳的产生装置的结构图。
[0024] 其中有:可调谐激光器TLD,2*2光学耦合器OC,频移器,光学滤波器,掺铒光纤放大器EDFA,光谱分析仪OSA。
[0025] 图2为光学频移回路达到稳态时输出的光谱图(无滤波器)。
[0026] 图3为光学频移回路达到稳态时输出的光谱图(引入滤波器)。

具体实施方式

[0027] 本发明设计了一种光学频率梳的产生方法,是基于频移器的,并引入光学回路降低成本,提高器件利用率。该光路包括一个可调谐光源、一个频移器、一个EDFA和一个滤波器。种子光源由可调谐激光器发出,波长为EDFA的平坦增益谱起始波长。频移器频移范围可调谐,损耗低。
[0028] 本发明的方法包括如下步骤:可调谐激光器发出一束单频光,作为种子光源注入到光学回路中,波长为EDFA增益谱平坦范围起始波长。经过频移器偏移了Δf大小,产生了频率为f0+Δf的新谱线。回路中的EDFA将新频率谱线功率放大至种子光源水平。被放大的新谱线与种子光源耦合,构成新的光源频谱。新光谱重新注入到光回路的频移器中,光谱每次经过光学回路就会新增一条频率谱线。经过光学滤波器,滤出平坦度较好的光谱段。产生的光学频率梳在平坦度和光谱带宽上均具有优势。利用光谱分析仪观察得到的光学频率梳,并通过计算得到其光谱带宽和平坦度值。
[0029] 下面结合实例对光学频率梳的产生方法作进一步阐述。
[0030] 实施例
[0031] 1、设置器件参数:激光器功率0dBm、线宽10MHz、噪声阈值-100dBm、静态噪声3dBm;频移器频谱频移量100GHz;光学滤波器中心频率193.2THz、带宽2.5THz;掺铒光纤放大器的纤芯直径2.2μm,铒离子的掺杂直径2.2μm,铒离子亚稳态寿命10ms,数值孔径0.24,铒离子浓度1×1025m-3,光纤在1550nm处损耗0.1dB/m,980nm处损耗0.15dB/m,光纤长度0.68m,前向浦功率100mW,前向泵浦波长980nm,噪声中心频率193.4THz,噪声带宽13THz。
[0032] 2、种子光源为192THz,经过频移器频移了100GHz,输出192.1THz的新谱线,经过EDFA放大功率补偿损耗,与频率为192THz的种子光源耦合,作为新的种子光源再次注入到光回路中。种子光源在回路中不断频移拓宽,达到稳态后得到了8THz,覆盖范围192THz~200THz频段的光谱(见附图2)。
[0033] 3、在光回路中放置光学滤波器,矩形光学滤波器中心频率193.2THz、带宽2.5THz,滤出2.5THz且平坦度为1.95dB的光谱;(见附图3)。
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