Kas ir elektrooptiskā modulatora optiskās frekvences ķemme? Pirmā daļa

Optiskā frekvenču ķemme ir spektrs, kas sastāv no virknes vienmērīgi izvietotu frekvenču komponentu spektrā, ko var ģenerēt ar režīmu bloķētiem lāzeriem, rezonatoriem vaielektrooptiskie modulatoriOptiskās frekvences ķemmes, ko ģenerēelektrooptiskie modulatoripiemīt augstas atkārtošanās frekvences, iekšējās starpžāvēšanas un lielas jaudas utt. īpašības, ko plaši izmanto instrumentu kalibrēšanā, spektroskopijā vai fundamentālajā fizikā, un pēdējos gados ir piesaistījušas arvien lielāku pētnieku interesi.

Nesen Aleksandrs Pario un citi no Burgendi Universitātes Francijā publicēja apskata rakstu žurnālā “Advances in Optics and Photonics”, sistemātiski iepazīstinot ar jaunākajiem pētījumu sasniegumiem un optisko frekvenču ķemmes pielietojumu, ko ģenerēelektrooptiskā modulācijaTas ietver optiskās frekvenču ķemmes ieviešanu, ar to ģenerētās optiskās frekvenču ķemmes metodi un raksturlielumiem.elektrooptiskais modulators, un visbeidzot uzskaita pielietošanas scenārijuselektrooptiskais modulatorsDetalizēti aplūkota optiskā frekvenču ķemme, tostarp precīza spektra, dubultās optiskās ķemmes interferences, instrumentu kalibrēšanas un patvaļīgas viļņu formas ģenerēšanas pielietojums, kā arī aplūkoti dažādu pielietojumu principi. Visbeidzot, autors sniedz ieskatu elektrooptiskā modulatora optiskās frekvenču ķemmes tehnoloģijā.

01 Fons

Pirms 60 gadiem šajā mēnesī Dr. Maimans izgudroja pirmo rubīna lāzeru. Četrus gadus vēlāk Hārgrovs, Foks un Polaks no Bell Laboratories Amerikas Savienotajās Valstīs pirmie ziņoja par aktīvo režīmu bloķēšanu, kas panākta hēlija-neona lāzeros. Režīmu bloķēšanas lāzera spektrs laika apgabalā tiek attēlots kā impulsa emisija, bet frekvenču apgabalā ir virkne atsevišķu un vienādā attālumā esošu īsu līniju, kas ir ļoti līdzīgas mūsu ikdienas ķemmes lietošanai, tāpēc mēs šo spektru saucam par “optisko frekvenču ķemmi”.

Pateicoties optisko ķemmes labajām pielietojuma perspektīvām, 2005. gada Nobela prēmija fizikā tika piešķirta Hanšam un Hallam, kuri veica novatorisku darbu optisko ķemmes tehnoloģijas jomā, un kopš tā laika optisko ķemmes attīstība ir sasniegusi jaunu līmeni. Tā kā dažādiem pielietojumiem ir atšķirīgas prasības attiecībā uz optiskajām ķemmēm, piemēram, jauda, ​​līniju atstarpe un centrālais viļņa garums, tas ir radījis nepieciešamību izmantot dažādus eksperimentālus līdzekļus optisko ķemmes ģenerēšanai, piemēram, režīmu bloķētus lāzerus, mikrorezonatorus un elektrooptisko modulatoru.

1. attēls. Optiskās frekvenču ķemmes laika domēna spektrs un frekvenču domēna spektrs
Attēla avots: Elektrooptiskās frekvenču ķemmes

Kopš optisko frekvenču ķemmes atklāšanas lielākā daļa optisko frekvenču ķemmes ir ražotas, izmantojot režīmu bloķētus lāzerus. Režīmu bloķētos lāzeros rezonators ar apļveida ceļa laiku τ tiek izmantots, lai fiksētu fāzes attiecības starp gareniskajiem režīmiem, tādējādi nosakot lāzera atkārtošanās frekvenci, kas parasti var būt no megaherciem (MHz) līdz gigaherciem (GHz).

Mikrorezonatora ģenerētā optiskā frekvenču ķemme balstās uz nelineāriem efektiem, un aprites laiku nosaka mikrodobuma garums. Tā kā mikrodobuma garums parasti ir mazāks par 1 mm, mikrodobuma ģenerētā optiskā frekvenču ķemme parasti ir no 10 gigaherciem līdz 1 terahercam. Pastāv trīs izplatīti mikrodobumu veidi: mikrotubuļi, mikrosfēras un mikrogredzeni. Izmantojot nelineārus efektus optiskajās šķiedrās, piemēram, Briljuēna izkliedi vai četru viļņu sajaukšanu, apvienojumā ar mikrodobumiem, var iegūt optiskās frekvenču ķemmes desmitiem nanometru diapazonā. Turklāt optiskās frekvenču ķemmes var ģenerēt arī, izmantojot dažus akustiski optiskos modulatorus.