【摘 要】
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随着微波光子学的发展,在激光腔外通过射频调制光载波频率,为实现光信号频率的精确控制提供了新的思路。腔外调制将种子光源与频率调制部分彼此分离,不改变种子光激光腔的结构,保证了种子光输出线宽、波长、功率等参数的稳定性,且方便更换种子光源进行系统升级;使用成熟稳定的射频信号调制光载波,保证了光源频率调谐的精确性和稳定性。本文研究了基于双平行马赫曾德调制器（Dual-parallel Mach-Zehnd
【基金项目】
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国家自然科学基金； 天津市自然科学基金；
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随着微波光子学的发展,在激光腔外通过射频调制光载波频率,为实现光信号频率的精确控制提供了新的思路。腔外调制将种子光源与频率调制部分彼此分离,不改变种子光激光腔的结构,保证了种子光输出线宽、波长、功率等参数的稳定性,且方便更换种子光源进行系统升级;使用成熟稳定的射频信号调制光载波,保证了光源频率调谐的精确性和稳定性。本文研究了基于双平行马赫曾德调制器（Dual-parallel Mach-Zehnder modulator,DPMZM）的腔外精确控制光载波频率的方案。种子光经DPMZM腔外调制后激发产生出各阶边带,再通过射频信号和直流偏置电压实现对DPMZM输出边带能量和频率间隔的精确控制。以DPMZM对种子光腔外频率控制的研究为基础,本文设计并研究了三种频率可精确控制的光源,主要内容如下:1.基于腔外循环移频的扫频光源研究利用DPMZM对种子光在腔外进行循环移频,实现高速高线性度的扫频光输出。进一步通过射频信号精确控制种子光的扫频范围,实现了光谱可等效拼接的多波长并行扫频,克服了单波长扫频光源的扫频速率和扫频范围之间相互制约的技术瓶颈。实验实现了最大扫频速率为1.23MHz、波数域扫频线性度为0.99999的多波长并行扫频输出。探究了在不影响扫频速率情况下,扩展扫频范围至60nm的潜力。2.基于腔外射频控制的频差可调双频光源研究在腔外利用马赫曾德结构和两只DPMZM对同一种子光同时进行不同频率大小的调制,从而实现双频光输出,克服了单一调制器工作带宽对双频光输出频差的限制。实验上实现了双频光频差从40k Hz至30GHz的大范围连续精密调谐,并初步探究了频差可调双频光源在激光干涉测量系统中的应用潜力。3.基于腔外射频调制和级联四波混频的频率间隔可调多波长光源研究利用DPMZM调制种子光产生多个边带,通过四波混频和级联四波混频效应扩展边带个数,实现多波长输出,并通过DPMZM上加载的射频驱动信号,实现频率间隔的精确控制和调谐。针对相控阵雷达系统,实验实现了多波长输出频率间隔可随时间按线性或正弦形式变化,频率间隔调谐范围为4GHz至16GHz。
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