02modulator elektrooptycznyImodulacja elektrooptycznagrzebień częstotliwości optycznej
Efekt elektrooptyczny odnosi się do efektu zmiany współczynnika załamania światła materiału pod wpływem przyłożonego pola elektrycznego. Istnieją dwa główne rodzaje efektu elektrooptycznego: pierwotny efekt elektrooptyczny, znany również jako efekt Pokelsa, który odnosi się do liniowej zmiany współczynnika załamania światła materiału pod wpływem przyłożonego pola elektrycznego. Drugim jest wtórny efekt elektrooptyczny, znany również jako efekt Kerra, w którym zmiana współczynnika załamania światła materiału jest proporcjonalna do kwadratu pola elektrycznego. Większość modulatorów elektrooptycznych opiera się na efekcie Pokelsa. Za pomocą modulatora elektrooptycznego możemy modulować fazę padającego światła, a na podstawie modulacji fazy, poprzez pewną konwersję, możemy również modulować natężenie lub polaryzację światła.
Istnieje kilka różnych klasycznych struktur, jak pokazano na rysunku 2. (a), (b) i (c) to struktury pojedynczego modulatora o prostej strukturze, ale szerokość linii generowanego grzebienia częstotliwości optycznej jest ograniczona przez pasmo elektrooptyczne. Jeśli wymagany jest grzebień częstotliwości optycznej o wysokiej częstotliwości repetycji, wymagane są dwa lub więcej modulatorów w kaskadzie, jak pokazano na rysunku 2(d)(e). Ostatnim typem struktury generującej grzebień częstotliwości optycznej jest rezonator elektrooptyczny, który jest modulatorem elektrooptycznym umieszczonym w rezonatorze, lub sam rezonator może generować efekt elektrooptyczny, jak pokazano na rysunku 3.
Rys. 2 Kilka urządzeń eksperymentalnych do generowania grzebieni częstotliwości optycznych na podstawiemodulatory elektrooptyczne
Rys. 3 Struktury kilku wnęk elektrooptycznych
03 Charakterystyka grzebienia częstotliwości optycznej modulacji elektrooptycznej
Zaleta pierwsza: możliwość dostrajania
Ponieważ źródłem światła jest przestrajalny laser o szerokim spektrum, a modulator elektrooptyczny ma również określone pasmo częstotliwości roboczej, grzebień częstotliwości optycznej modulacji elektrooptycznej jest również przestrajalny. Oprócz częstotliwości przestrajalnej, ponieważ generowanie przebiegu przez modulator jest przestrajalne, częstotliwość powtarzania powstałego grzebienia częstotliwości optycznej jest również przestrajalna. Jest to zaleta, której nie posiadają grzebienie częstotliwości optycznej wytwarzane przez lasery z synchronizacją modów i mikrorezonatory.
Zaleta druga: częstotliwość powtarzania
Częstotliwość powtarzania jest nie tylko elastyczna, ale można ją również osiągnąć bez konieczności zmiany sprzętu eksperymentalnego. Szerokość linii grzebienia częstotliwości optycznej modulacji elektrooptycznej jest z grubsza równa szerokości pasma modulacji. Szerokość pasma komercyjnego modulatora elektrooptycznego wynosi 40 GHz, a częstotliwość powtarzania grzebienia częstotliwości optycznej modulacji elektrooptycznej może przekraczać szerokość pasma grzebienia częstotliwości optycznej generowanego wszystkimi innymi metodami z wyjątkiem mikrorezonatora (który może osiągnąć 100 GHz).
Zaleta 3: kształtowanie widmowe
W porównaniu z grzebieniem optycznym wytwarzanym innymi metodami, kształt dysku optycznego w grzebieniach optycznych z modulacją elektrooptyczną jest zdeterminowany przez szereg stopni swobody, takich jak sygnał częstotliwości radiowej, napięcie polaryzacji, polaryzacja padająca itp., które mogą być używane do kontrolowania intensywności różnych grzebieni w celu osiągnięcia celu kształtowania widmowego.
04 Zastosowanie grzebienia częstotliwości optycznej modulatora elektrooptycznego
W praktycznym zastosowaniu grzebienia częstotliwości optycznej modulatora elektrooptycznego można podzielić na widma z pojedynczym i podwójnym grzebieniem. Odstępy między liniami widma z pojedynczym grzebieniem są bardzo małe, co pozwala na osiągnięcie wysokiej dokładności. Jednocześnie, w porównaniu z grzebieniem częstotliwości optycznej wytwarzanym przez laser z synchronizacją modów, urządzenie z grzebieniem częstotliwości optycznej modulatora elektrooptycznego jest mniejsze i lepiej dostrajalne. Spektrometr z podwójnym grzebieniem powstaje w wyniku interferencji dwóch koherentnych, pojedynczych grzebieni o nieznacznie różnych częstotliwościach repetycji, a różnica w częstotliwości repetycji odpowiada odstępom między liniami widma nowego grzebienia interferencyjnego. Technologia grzebienia częstotliwości optycznej może być wykorzystywana w obrazowaniu optycznym, pomiarze odległości, pomiarze grubości, kalibracji instrumentów, kształtowaniu widma przebiegów arbitralnych, fotonice częstotliwości radiowych, komunikacji zdalnej, systemach stealth i wielu innych.
Rys. 4 Scenariusz zastosowania grzebienia częstotliwości optycznej: na przykładzie pomiaru profilu pocisku o dużej prędkości
Czas publikacji: 19 grudnia 2023 r.