北京邮电大学团队在级联电光频率梳自动相位匹配技术取得重要突破

北京邮电大学团队在级联电光频率梳自动相位匹配技术取得重要突破

北京邮电大学研究团队在级联电光频率梳的自动相位匹配技术方面取得重要突破。他们提出了一种快速新型自动相位匹配方法，解决了传统手动调节方法效率低和实时性差的问题。该方法无需复杂的人工智能算法，即可实现快速稳定的相位匹配，为微波光子和光通信系统等领域的发展带来了新的可能性。

光学频率梳是在频域表现为一系列等间隔频率梳齿的梳状结构，其梳齿之间的频率间隔相等，相位相互锁定，在精密测量、光谱学和光通信等领域有着广泛的应用；尤其是在微波光子学领域，光频率梳可以建立光学频域和射频频域之间链接的桥梁。在众多光频率梳产生技术中，电光调制器级联频梳因其灵活的梳齿间隔（FSR）可控性、梳齿数量可控性、光波长不敏感性等固有优势，受到了学术界的广泛研究。

然而，在级联电光调制器产生光频梳系统中，由于制作工艺和材料等原因，电光调制器半波电压(Vπ)很大，为了达到更深的调制深度来获得更多光谱线，往往需要多个电光调制器级联。如何在级联电光调制器之间实现驱动电信号的相位同步，是一个重大挑战。

北京邮电大学尹飞飞课题组团队提出了一种快速的新型自动相位匹配方法，解决了传统手动调节方法的低效率和实时性的问题，无需复杂的人工智能深度学习等神经网络算法，即可快速稳定的实现相位匹配。

级联电光调制光学频率梳自动相位匹配系统结构图

研究重点分析了光频梳特定位置光谱线的光功率值与驱动电光调制器的驱动信号相位之间的关系，利用这些光功率值的变化关系，设计了一个基于微控制器的反馈电路，可以通过实时监测光功率变化，运用简单的控制算法控制电控移相器，自动调整电光调制器驱动信号的相位，从而实现级联电光调制器驱动信号的相位同步。具体的实验系统原理图搭建以及最终生成的光频梳如图1所示。该系统可在2s内快速实现光频梳的平坦化，并进行实时反馈，实现级联电光调制器生成光频梳的系统在长时间运行下的稳定工作。该方法所获得的平坦稳定的光频梳光源将给未来的微波光子和光通信系统等领域带来新的发展可能性。

后续工作将重点优化微控制器反馈电路，以实现更精确的相位同步，同时降低成本，并探索将该技术与级联电光调制器产生光频率梳系统的集成。这些努力将进一步完善自动相位匹配机制，推动其在更多实际应用场景中的广泛应用。

本文原文来自Optics Journal