期刊名称:国际纳米研究杂志
文章类型:教育
接收日期:2019年5月,08年
接受日期:2019年5月31日
发表日期:2019年6月07
引用:Idrissi DEL,Battou A(2018),利用马赫-曾德尔调制器和多激光源产生光学频率梳。《国际纳米研究杂志》第2卷,第1期(06-08)。
版权:©2018伊德里西•德尔。这是一篇根据知识共享署名许可证条款发布的开放获取文章,允许在任何媒体上不受限制地使用、分发和复制,前提是原始作者和来源是可信的。
摘要
研究了一种基于多激光光源和单级马赫-曾德调制器的宽带光梳状频率发生器。与单个激光器相比,所产生的梳状线成功地增加了。
关键字
光频率梳发生器,多激光源,光功率。
摘要
研究了一种基于多激光光源和单级马赫-曾德调制器的宽带光梳状频率发生器。与单个激光器相比,所产生的梳状线成功地增加了。
关键字
光频率梳发生器,多激光源,光功率。
介绍
光频率梳发生器(OFCG)在光通信[1]、光纤无线电[1]、相干光正交频分复用(COOFDM)[2]、计量学[3]和物理研究等领域有着广泛的应用。光学频率梳的主要优点是高稳定性、低噪声、低抖动和固定的频率间隔,这使得它非常适用于所有这些应用。产生频率梳最常用的方法是使用锁模激光器(MLL)[4]。遗憾的是,这种传统的方法由于腔长而稳定性较差。这种方法受环境条件和取决于腔长的固定频率间隔的影响。基于半导体激光器和高非线性光纤的其他技术也有报道[5]。他们利用光子晶体光纤通过四波混频(FWM)和克尔非线性产生新的频率,利用高光功率在光纤中产生非线性效应。
最近,光调制被用来实现OFCG信号,克服了上述的一些限制,提供稳定和精确的光频率和可调谐的间距。基于调制器的梳状光源由于其工作原理是无腔工作,因此是灵活稳定光源的理想选择。采用Mach-Zehnder调制器(MZM)方法,并演示了[6]。梳子间距和带宽可以根据射频信号[7]的频率和功率而变化。这种技术的唯一缺点主要是由于产生的梳状线的数量有限。为了使这些梳状信号宽频,通常使用非线性光纤。然而,这种技术需要高的光功率,产生噪声和不稳定的梳状信号。最近,其他技术也被提出并演示了一种带有光反馈环路[7]的MZM。
本文提出了一种利用多个激光源同时注入MZM来增加产生梳状线的新技术。我们还提供了一个简单的公式来正确定义每个激光源的波长,以便在没有间隙的情况下复制梳状信号。初步结果表明,产生的梳状线的倍增是发射激光源数目的函数。
平光频率梳的产生
本节描述了基于单级MZM的扁平OFCG的原理。在铌酸锂晶体上制作的传统的双驱动型MZM通常通过光调制在中心波长的两侧产生多个边带。如图1所示,MZM由两个正弦射频信号驱动,两个信号的振幅略有不同。在MZM两臂发射的连续激光源中,采用了正弦波调制。随后,从两臂获得的光信号被重新组合以产生相对平坦的梳状线。频谱间隔和带宽分别由射频频率和射频功率决定。当满足下式给出的条件时,获得了平坦梳状信号[7]。
图1:单光源和多光源OFCG的仿真图。
ΔA±Δθ=Л/2(1)
其中ΔA为射频信号的幅值差,Δθ为MZM两臂的光学相位差。
MZ-FCG具有单一和多激光源
在本节中,我们描述了MZ-FCG的基本配置以及图2中所示的我们提出的系统。使用Optiwave商业软件获得了设计和仿真结果。图1(a)所示的第一种配置包括一个连续激光器和一个由10ghz的射频正弦信号驱动的MZM。在图2(a)中,以良好的平坦度清晰地观察到32个模式,谱间距为10ghz。
图2:产生的梳状信号的光谱(a) 使用单激光源时,(b)使用两个激光源时,(c)使用三个激光源时。
图1(b)中描述的MZ-FCG的概念是由单个激光源实现的产生的梳状线的复制。我们的想法是在MZM的工作波长下从多个激光源产生梳状线。为此,在基本配置中增加了多激光源和波分复用系统。在这种情况下,需要正确定义每个源的中心频率,以便无间隙地复制梳状线。我们用下式定义了两个连续激光源的中心频率。
F查阅(k) = f查阅(k - 1) + 2 nΔf
其中f查阅(k)和f查阅(k-1)分别为,两个连续激光光源的中心频率,k为光源个数,n为整数,Δf为梳齿间距。
图1(b)显示了我们使用两个激光源的系统的设计。在我们的模拟中,第一个激光源的频率是f查阅(1) =193.1THz,根据式(2),第二个激光源的中心频率为f查阅(2) = 193.49。单个光源的仿真结果如图2(a)所示,可以看出生成了32条平整度良好的梳状线。图2(b)显示了基于两个多路源的MZ-FCG的结果,使用这种配置,梳状线的数量是重复的。具有相同频率的不同梳齿之间的干涉是由第一和第二激光光源的相位决定的。在我们的模拟中,我们固定了第一激光光源的相位,并调整了第二激光光源的相位,以获得一个具有良好平整度的建设性干涉。图2(c)显示了三个多路复用源的结果,将梳状线乘以3。
结论
提出了一种基于多激光源和单MZM的宽带光梳新技术,并进行了仿真。通过同时发射多个激光光源,采用WDM多路复用系统,提高了OFCG信号带宽。
没有参考资料