【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光器，尤其涉及一种基于增益开关半导体激光器驱动微环谐振腔产生暗孤子的系统及方法。
技术介绍
1、在过去的二十年中，基于微环谐振腔产生的芯片级耗散克尔孤子取得了重大的突破，开始应用于激光雷达、气体检测、精密测量、高带宽光通信等多个领域。根据微环谐振腔的群速度色散值，耗散克尔孤子分为光孤子(群速度色散为异常色散)和暗孤子(群速度色散为正常色散)。由于制造微环谐振腔的大多数材料在可见光和近红外波长范围内表现出正常的群速度色散。所以相比光孤子，暗孤子由于其易于制造和更节能(更高的重复率及能量转换效率)的特性近年来受到了广泛的研究。
2、lihachev等人(lihachev,g.,weng,w.,liu,j.,“platicon microcombgeneration using laser self-injection locking,”.nature communications,13(1):1771(2022).)公开了一种利用分布式反馈半导体激光器与微环谐振腔自注入锁定从而产生暗孤子的方案，其原理是分布式反馈半导体激光器的输出光注入到微环谐振腔中，而输入到微环谐振腔中的后向散射光需要返回到半导体激光器的谐振腔，使得半导体激光器输出特定光学脉冲，进而产生暗孤子。但此方案中半导体激光器发出的激光进入微环谐振腔后不能直接产生暗孤子，需要精密控制半导体激光器与微环谐振腔之间的耦合程度，实验操作复杂度高。
3、liu等人(liu,h.,huang,s.w.,wang,w.,“stimulated g
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术中的缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于增益开关半导体激光器驱动微环谐振腔产生暗孤子的系统及方法，通过将增益开关半导体激光器与正色散微环谐振腔结合起来，使用增益开关技术调制半导体激光器产生的光脉冲作为泵浦源驱动微环谐振腔，产生暗孤子；本专利技术搭建的系统中的光器件具有体积小和成本低的特点，有利于未来孤子微梳的集成化和小型化，而且不需要额外的复杂操作来控制半导体激光器与微环谐振腔之间的耦合程度，有利于未来“交钥匙”式的工业设备制造。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
3、一种基于增益开关半导体激光器驱动微环谐振腔产生暗孤子的系统，包括：
4、rf射频信号发生器1：所述rf射频信号发生器1的信号输出端与偏置tee电路3的第一信号输入端相连接，用于产生正弦交流信号；
5、直流偏置电路2：所述直流偏置电路2的信号输出端与偏置tee电路3的第二信号输入端相连接，用于产生直流偏置电流；
6、偏置tee电路3：所述偏置tee电路3的信号输出端与半导体激光器4的信号接收端相连接，用于将直流偏置电流叠加到正弦交流信号形成射频交流信号，并输出射频交流信号；
7、半导体激光器4：所述半导体激光器4的光输出端与微环谐振腔5的光输入端相连接，用于接收调制激光增益的射频交流信号并产生光脉冲；
8、微环谐振腔5：在微环谐振腔5的色散效应和非线性效应的共同作用下，产生暗孤子微梳。
9、所述产生暗孤子的系统还包括光谱仪6，微环谐振腔5的光输出端与光谱仪6的光输入端相连接，用来接受来自微环谐振腔5产生的暗孤子微梳。
10、所述直流偏置电路2为直流电源。
11、所述偏置tee电路3包括由馈电电感组成的dc端口和由阻挡电容组成的rf端口，所述dc端口用于添加直流偏置电流；所述rf端口用于接收输入的正弦交流信号和阻挡dc端口的直流电压。
12、所述半导体激光器4的调制频率fm与微环谐振腔5的自由光谱范围值fsr相等。
13、所述微环谐振腔(5)的自由光谱范围值fsr＝d1/2π，其中，d1为fsr幅度参量。
14、所述微环谐振腔5是由直波导51和环形波导52耦合而成的几何结构，材质为氮化硅。
15、本专利技术还提供了一种基于增益开关半导体激光器驱动微环谐振腔产生暗孤子的方法，基于上述产生暗孤子的系统，包括如下步骤：
16、步骤1：通过rf射频信号发生器1产生正弦交流信号，并且通过直流偏置电路2产生直流偏置电流；
17、步骤2：将步骤1产生的正弦交流信号和直流偏置电流通过偏置tee电路3叠加在一起形成射频交流信号；
18、步骤3：将步骤2形成的射频交流信号输入到半导体激光器4中，设置半导体激光器4的调制频率fm和激光扫频速率v′，使得调制频率fm与微环谐振腔5的自由光谱范围值fsr相等，对半导体激光器4的激光增益进行调制，产生光脉冲；
19、步骤4：将步骤3产生的光脉冲输入微环谐振腔5内进行激励，在微环谐振腔5的色散效应和非线性效应的共同作用下，微环谐振腔5内场演化为暗孤子，产生暗孤子微梳；
20、步骤5：通过光谱仪6分析步骤4得到的暗孤子微梳的特征光谱。
21、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
22、本专利技术通过增益开关技术，即通过直流偏置电流叠加正弦交流信号来快速调制半导体激光器的激光增益产生光脉冲，光脉冲作为泵浦源驱动微环谐振腔，产生暗孤子；与现有技术相比，本专利技术只需要一个半导体激光器，系统简单，成本较低，有利于未来孤子微梳的集成化和小型化，而且不需要额外的复杂操作来控制半导体激光器与微环谐振腔之间的耦合程度，有利于未来“交钥匙”式的工业设备制造。
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1.一种基于增益开关半导体激光器驱动微环谐振腔产生暗孤子的系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于增益开关半导体激光器驱动微环谐振腔产生暗孤子的系统，其特征在于：所述产生暗孤子的系统还包括光谱仪(6)，微环谐振腔(5)的光输出端与光谱仪(6)的光输入端相连接，用来接受来自微环谐振腔(5)产生的暗孤子微梳。
3.根据权利要求1所述的一种基于增益开关半导体激光器驱动微环谐振腔产生暗孤子的系统，其特征在于：所述直流偏置电路(2)为直流电源。
4.根据权利要求1所述的一种基于增益开关的暗孤子产生系统，其特征在于：所述偏置Tee电路(3)包括由馈电电感组成的DC端口和由阻挡电容组成的RF端口，所述DC端口用于添加直流偏置电流；所述RF端口用于接收输入的正弦交流信号和阻挡DC端口的直流电压。
5.根据权利要求1所述的一种基于增益开关半导体激光器驱动微环谐振腔产生暗孤子的系统，其特征在于：所述半导体激光器(4)的调制频率fm与微环谐振腔(5)的自由光谱范围值FSR相等。
6.根据权利要求5所述的一种基于增益开关半导体
7.根据权利要求1所述的一种基于增益开关半导体激光器驱动微环谐振腔产生暗孤子的系统，其特征在于：所述微环谐振腔(5)是由直波导(51)和环形波导(52)耦合而成的几何结构，材质为氮化硅。
8.一种基于增益开关半导体激光器驱动微环谐振腔产生暗孤子的方法，基于如权利要求1-7任一项所述的一种基于增益开关半导体激光器驱动微环谐振腔产生暗孤子的系统，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于增益开关半导体激光器驱动微环谐振腔产生暗孤子的系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于增益开关半导体激光器驱动微环谐振腔产生暗孤子的系统，其特征在于：所述产生暗孤子的系统还包括光谱仪(6)，微环谐振腔(5)的光输出端与光谱仪(6)的光输入端相连接，用来接受来自微环谐振腔(5)产生的暗孤子微梳。
3.根据权利要求1所述的一种基于增益开关半导体激光器驱动微环谐振腔产生暗孤子的系统，其特征在于：所述直流偏置电路(2)为直流电源。
4.根据权利要求1所述的一种基于增益开关的暗孤子产生系统，其特征在于：所述偏置tee电路(3)包括由馈电电感组成的dc端口和由阻挡电容组成的rf端口，所述dc端口用于添加直流偏置电流；所述rf端口用于接收输入的正弦交流信号和阻挡dc端口的直流电压。
5.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：史腾，范元龙，吴俊琳，邵晓鹏，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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