Kas ir elektrooptiskā modulatora optiskās frekvences ķemme? Otrā daļa

02elektrooptiskais modulatorsunelektrooptiskā modulācijaoptiskās frekvences ķemme

Elektrooptiskais efekts attiecas uz materiāla laušanas indeksa izmaiņu efektu, kad tiek pielikts elektriskais lauks. Pastāv divi galvenie elektrooptiskā efekta veidi: viens ir primārais elektrooptiskais efekts, kas pazīstams arī kā Pokelsa efekts, kas attiecas uz materiāla laušanas indeksa lineārām izmaiņām atkarībā no pieliktā elektriskā lauka. Otrs ir sekundārais elektrooptiskais efekts, kas pazīstams arī kā Kerra efekts, kurā materiāla laušanas indeksa izmaiņas ir proporcionālas elektriskā lauka kvadrātam. Lielākā daļa elektrooptisko modulatoru ir balstīti uz Pokelsa efektu. Izmantojot elektrooptisko modulatoru, mēs varam modulēt krītošās gaismas fāzi, un, pamatojoties uz fāzes modulāciju, mēs varam arī modulēt gaismas intensitāti jeb polarizāciju, izmantojot noteiktu konversiju.

Pastāv vairākas dažādas klasiskās struktūras, kā parādīts 2. attēlā. (a), (b) un (c) visas ir viena modulatora struktūras ar vienkāršu struktūru, bet ģenerētās optiskās frekvenču ķemmes līnijas platumu ierobežo elektrooptiskais joslas platums. Ja ir nepieciešama optiskā frekvenču ķemme ar augstu atkārtošanās frekvenci, ir nepieciešami divi vai vairāki modulatori kaskādē, kā parādīts 2. attēla (d)(e) daļā. Pēdējo struktūras veidu, kas ģenerē optisko frekvenču ķemmi, sauc par elektrooptisko rezonatoru, kas ir rezonatorā ievietots elektrooptiskais modulators, vai arī pats rezonators var radīt elektrooptisku efektu, kā parādīts 3. attēlā.

2. attēls. Vairākas eksperimentālas ierīces optisko frekvenču ķemmes ģenerēšanai, pamatojoties uzelektrooptiskie modulatori

3. attēls. Vairāku elektrooptisko rezonatoru struktūras
03 Elektrooptiskās modulācijas optiskās frekvences ķemmes raksturlielumi

Pirmā priekšrocība: pielāgojamība

Tā kā gaismas avots ir regulējams plaša spektra lāzers un arī elektrooptiskajam modulatoram ir noteikts darbības frekvenču joslas platums, arī elektrooptiskās modulācijas optiskā frekvenču ķemme ir regulējama frekvenču ziņā. Papildus regulējamai frekvencei, tā kā modulatora viļņu formas ģenerēšana ir regulējama, arī iegūtās optiskās frekvenču ķemmes atkārtošanās frekvence ir regulējama. Šī ir priekšrocība, kādas nav optiskajām frekvenču ķemmēm, ko rada režīmu bloķēti lāzeri un mikrorezonatori.

Otrā priekšrocība: atkārtošanās biežums

Atkārtošanās frekvence ir ne tikai elastīga, bet to var panākt arī, nemainot eksperimentālo aprīkojumu. Elektrooptiskās modulācijas optiskās frekvences ķemmes līnijas platums ir aptuveni vienāds ar modulācijas joslas platumu, vispārējais komerciālais elektrooptiskā modulatora joslas platums ir 40 GHz, un elektrooptiskās modulācijas optiskās frekvences ķemmes atkārtošanās frekvence var pārsniegt optiskās frekvences ķemmes joslas platumu, ko ģenerē visas citas metodes, izņemot mikrorezonatoru (kas var sasniegt 100 GHz).

3. priekšrocība: spektrālā veidošana

Salīdzinot ar citos veidos ražoto optisko ķemmi, elektrooptiski modulētās optiskās ķemmes optiskā diska formu nosaka vairākas brīvības pakāpes, piemēram, radiofrekvences signāls, slīpo spriegums, incidenta polarizācija utt., ko var izmantot, lai kontrolētu dažādu ķemmes intensitāti, lai sasniegtu spektrālās veidošanas mērķi.

04 Elektrooptiskā modulatora optiskās frekvences ķemmes pielietojums

Elektrooptiskā modulatora optiskās frekvenču ķemmes praktiskajā pielietojumā to var iedalīt vienkārša un dubulta ķemmes spektros. Viena ķemmes spektra līniju atstatums ir ļoti šaurs, tāpēc var sasniegt augstu precizitāti. Tajā pašā laikā, salīdzinot ar optisko frekvenču ķemmi, kas iegūta ar režīmu bloķētu lāzeru, elektrooptiskā modulatora optiskās frekvenču ķemmes ierīce ir mazāka un labāk regulējama. Dubultā ķemmes spektrometrs tiek iegūts, interferējot divas koherentas vienkāršas ķemmes ar nedaudz atšķirīgām atkārtošanās frekvencēm, un atkārtošanās frekvences atšķirība ir jaunā interferences ķemmes spektra līniju atstatums. Optiskās frekvenču ķemmes tehnoloģiju var izmantot optiskajā attēlveidošanā, diapazona noteikšanā, biezuma mērīšanā, instrumentu kalibrēšanā, patvaļīgas viļņu formas spektra veidošanā, radiofrekvenču fotonikā, attālinātajā sakaros, optiskajā maskēšanā un tā tālāk.

4. attēls. Optiskās frekvences ķemmes pielietojuma scenārijs: kā piemērs ņemta ātrgaitas lodes profila mērīšana