1.一种基于级联调制光注入半导体激光器产生平坦宽带微波频率梳的装置,其特征在于:包括信号源模块、直接调制模块、直调光注入模块、相移器、相位调制器、相调光注入模块、光环形器、半导体激光器、探测模块;
所述信号源模块,用于提供直接调制和相位调制所需的电信号;
所述直接调制模块,利用信号源模块输出的其中一路电信号去直接调制主激光器的工作电流,用于产生只有几条梳线的种子光学频率梳;
所述直调光注入模块,用于将种子光学频率梳注入到相位调制器;
所述相移器,用于匹配作用于主激光器上的电信号与作用于相位调制器上的电信号之间的相位关系;
所述相位调制器,采用相移后的电信号去调制注入到相位调制器中的种子光学频率梳,用于获得梳线得以增加的优化光学频率梳;
所述相调光注入模块,用于将相位调制后的优化光学频率梳注入到光环形器;
所述光环形器,用于将优化光学频率梳注入到半导体激光器以及将半导体激光器输出的优质信号送入到探测模块进行探测;
所述探测模块,用于探测主激光器和半导体激光器输出的光学频率梳以及微波频率梳的性能;
所述半导体激光器,用于产生平坦宽带的微波频率梳信号。
2.根据权利要求1所述的一种基于级联调制光注入半导体激光器产生平坦宽带微波频率梳的装置,其特征在于:所述信号源模块包括射频信号发生器RF和电功分器PDI,所述射频信号发生器RF用于提供级联调制所需的电信号,所述电功分器PDI将射频电信号分为功率相等的两部分信号,其中一部分所述信号作用于直接调制模块,另一部分所述信号经相移器后加载到相位调制器。
3.根据权利要求1所述的一种基于级联调制光注入半导体激光器产生平坦宽带微波频率梳的装置,其特征在于:所述射频信号发生器RF能够输出频率fm和功率Pm均可调的正弦电信号。
4.根据权利要求1所述的一种基于级联调制光注入半导体激光器产生平坦宽带微波频率梳的装置,其特征在于:所述直接调制模块包括可变电衰减器VEA、电放大器EA和主激光器ML。
5.根据权利要求1所述的一种基于级联调制光注入半导体激光器产生平坦宽带微波频率梳的装置,其特征在于:所述直调光注入模块包括可变光衰减器VOA、第一光分束器FC1和偏振控制器PC。
6.根据权利要求1所述的一种基于级联调制光注入半导体激光器产生平坦宽带微波频率梳的装置,其特征在于:所述相调光注入模块包括掺铒光纤放大器EDFA、第二光分束器FC2和光功率计PME。
7.根据权利要求1所述的一种基于级联调制光注入半导体激光器产生平坦宽带微波频率梳的装置,其特征在于:所述探测模块包括第三光分束器FC3、光电探测器PD、光谱分析仪OSA和频谱分析仪ESA。
8.一种基于级联调制光注入半导体激光器产生平坦宽带微波频率梳的方法,用于如权利要求1‑8任意一项的一种基于级联调制光注入半导体激光器产生平坦宽带微波频率梳的装置,其特征在于,步骤如下:
步骤一:射频信号发生器RF输出频率fm和功率Pm均可调的电信号,该信号被电功分器PDI分为功率相等的两部分,一部分作为直调电信号,另一部分作为相调电信号;
步骤二:其中,直调电信号经可变电衰减器VEA和电放大器EA后,直接调制主激光器ML的驱动电流,使主激光器ML输出一个梳距随频率fm变化的种子光学频率梳,该种子光学频率梳经可变光衰减器VOA、第一光分束器FC1、偏振控制器PC组成的直调光注入模块,然后进入到相位调制器PM;
步骤三:射频信号发生器RF输出的另一路相调电信号经相移器PS将其相位移动到与直调电信号匹配以后,再作用于相位调制器PM,利用相调的线性电光效应,使其激发出种子光学频率梳的高阶边带,从而经相位调制器PM输出梳线数明显增加、带宽明显增强的优化光学频率梳;
步骤四:该优化光学频率梳经掺铒光纤放大器EDFA放大后,被第二光分束器FC2后分为两部分,一部分进入光功率计PME用于探测注入光功率的大小;
步骤五:另一部分经光环形器OC后单向注入到半导体激光器SL中,利用光注入引起的频谱扩展效应,通过调整合适的注入功率以及频率失谐的变化范围,使得半导体激光器SL输出一个带宽更宽的最终光学频率梳,该最终光学频率梳由两个子光学频率梳组成,其中的一个子光学频率梳为之前注入到半导体激光器SL的优化光学频率梳,另外一个子光学频率梳为半导体激光器SL因注入受激产生的派生光学频率梳;
步骤六:将半导体激光器SL输出的这个宽带的最终光学频率梳经光电探测器PD转换为电信号以后,即得到功率均衡、频率稳定、带宽达60GHz水平的微波频率梳信号,该优质频率梳信号能够从探测系统中得以观察;此外,由于种子光学频率梳的梳距能够简单地通过改变射频电信号的频率fm进行连续调节,这导致基于级联调制光注入半导体激光器SL输出的微波频率梳的梳距也能够大范围地连续改变;
步骤七:通过调节半导体激光器SL的控制温度与偏置电流,可以改变自由运行的主激光器ML和半导体激光器SL之间的频率失谐。