02elektrooptický modulátoraelektrooptická moduláciaoptický frekvenčný hrebeň
Elektrooptický efekt označuje efekt, pri ktorom sa mení index lomu materiálu pri pôsobení elektrického poľa. Existujú dva hlavné druhy elektrooptických efektov. Jedným je primárny elektrooptický efekt, známy aj ako Pokelsov efekt, ktorý sa vzťahuje na lineárnu zmenu indexu lomu materiálu s aplikovaným elektrickým poľom. Druhým je sekundárny elektrooptický efekt, známy aj ako Kerrov efekt, pri ktorom je zmena indexu lomu materiálu úmerná druhej mocnine elektrického poľa. Väčšina elektrooptických modulátorov je založená na Pokelsovom efekte. Pomocou elektrooptického modulátora môžeme modulovať fázu dopadajúceho svetla a na základe fázovej modulácie, prostredníctvom určitej konverzie, môžeme modulovať aj intenzitu alebo polarizáciu svetla.
Existuje niekoľko rôznych klasických štruktúr, ako je znázornené na obrázku 2. (a), (b) a (c) sú všetky štruktúry s jedným modulátorom s jednoduchou štruktúrou, ale šírka čiary generovaného optického frekvenčného hrebeňa je obmedzená elektrooptickou šírkou pásma. Ak je potrebný optický frekvenčný hrebeň s vysokou opakovacou frekvenciou, sú potrebné dva alebo viac modulátorov v kaskáde, ako je znázornené na obrázku 2(d)(e). Posledný typ štruktúry, ktorá generuje optický frekvenčný hrebeň, sa nazýva elektrooptický rezonátor, čo je elektrooptický modulátor umiestnený v rezonátore, alebo samotný rezonátor môže vytvárať elektrooptický efekt, ako je znázornené na obrázku 3.
OBR. 2 Niekoľko experimentálnych zariadení na generovanie optických frekvenčných hrebeňov na základeelektrooptické modulátory
OBR. 3 Štruktúry niekoľkých elektrooptických dutín
03 Charakteristiky optického frekvenčného hrebeňa s elektrooptickou moduláciou
Výhoda jedna: laditeľnosť
Keďže svetelným zdrojom je laditeľný širokospektrálny laser a elektrooptický modulátor má tiež určitú prevádzkovú frekvenčnú šírku pásma, je aj elektroopticky modulovaný optický frekvenčný hrebeň frekvenčne laditeľný. Okrem laditeľnej frekvencie je laditeľná aj opakovacia frekvencia výsledného optického frekvenčného hrebeňa, keďže je laditeľná aj generácia tvaru vlny modulátora. To je výhoda, ktorú nemajú optické frekvenčné hrebene vytvorené lasermi so synchronizáciou módov a mikrorezonátormi.
Výhoda dva: frekvencia opakovania
Opakovacia frekvencia je nielen flexibilná, ale dá sa dosiahnuť aj bez zmeny experimentálneho zariadenia. Šírka čiary elektrooptického modulačného optického frekvenčného hrebeňa je zhruba ekvivalentná modulačnej šírke pásma, bežná komerčná šírka pásma elektrooptického modulátora je 40 GHz a opakovacia frekvencia elektrooptického modulačného optického frekvenčného hrebeňa môže prekročiť šírku pásma optického frekvenčného hrebeňa generovaného všetkými ostatnými metódami okrem mikrorezonátora (ktorý môže dosiahnuť 100 GHz).
Výhoda 3: spektrálne tvarovanie
V porovnaní s optickým hrebeňom vyrobeným inými spôsobmi je tvar optického disku elektrooptického modulovaného optického hrebeňa určený niekoľkými stupňami voľnosti, ako je rádiofrekvenčný signál, predpätie, polarizácia dopadajúceho svetla atď., ktoré možno použiť na riadenie intenzity rôznych hrebeňov na dosiahnutie účelu spektrálneho tvarovania.
04 Aplikácia elektrooptického modulátora optického frekvenčného hrebeňa
V praktickom použití elektrooptického modulátora optického frekvenčného hrebeňa možno spektrá rozdeliť na spektrá s jedným a dvojitým hrebeňom. Rozstup riadkov spektra s jedným hrebeňom je veľmi úzky, takže je možné dosiahnuť vysokú presnosť. Zároveň je zariadenie s elektrooptickým modulátorom optického frekvenčného hrebeňa menšie a lepšie laditeľné v porovnaní s optickým frekvenčným hrebeňom vytvoreným laserom so synchronizáciou módov. Spektrometer s dvojitým hrebeňom vzniká interferenciou dvoch koherentných jednoduchých hrebeňov s mierne odlišnými opakovacími frekvenciami a rozdiel v opakovacej frekvencii predstavuje rozstup riadkov nového spektra interferenčného hrebeňa. Technológia optického frekvenčného hrebeňa sa môže použiť v optickom zobrazovaní, meraní vzdialenosti, meraní hrúbky, kalibrácii prístrojov, tvarovaní spektra ľubovoľných tvarov vĺn, rádiofrekvenčnej fotonike, diaľkovej komunikácii, optickom stealth a tak ďalej.
OBR. 4 Scenár použitia optického frekvenčného hrebeňa: Ako príklad vezmime meranie profilu vysokorýchlostnej strely
Čas uverejnenia: 19. decembra 2023