Optický frekvenčný hrebeň je spektrum zložené zo série rovnomerne rozmiestnených frekvenčných zložiek na spektre, ktoré môžu byť generované lasermi s synchronizáciou módov, rezonátormi alebo...elektrooptické modulátoryOptické frekvenčné hrebene generovanéelektrooptické modulátorymajú vlastnosti vysokej opakovacej frekvencie, vnútorného medzisušenia a vysokého výkonu atď., ktoré sa široko používajú pri kalibrácii prístrojov, spektroskopii alebo základnej fyzike a v posledných rokoch priťahujú čoraz väčší záujem výskumníkov.
Nedávno Alexandre Parriaux a ďalší z Univerzity v Burgendi vo Francúzsku publikovali recenzný článok v časopise Advances in Optics and Photonics, v ktorom systematicky predstavili najnovší výskumný pokrok a aplikácie optických frekvenčných hrebeňov generovaných...elektrooptická moduláciaZahŕňa úvod do optického frekvenčného hrebeňa, metódu a charakteristiky optického frekvenčného hrebeňa generovanéhoelektrooptický modulátora nakoniec vymenúva scenáre použitiaelektrooptický modulátorAutor podrobne rozoberá optický frekvenčný hrebeň vrátane aplikácie presného spektra, interferencie dvojitého optického hrebeňa, kalibrácie prístrojov a generovania ľubovoľného tvaru vlny a diskutuje o princípe rôznych aplikácií. Nakoniec autor predstavuje perspektívu technológie optického frekvenčného hrebeňa s elektrooptickým modulátorom.
01 Pozadie
Tento mesiac uplynulo 60 rokov odkedy Dr. Maiman vynašiel prvý rubínový laser. O štyri roky neskôr Hargrove, Fock a Pollack z Bell Laboratories v Spojených štátoch ako prví oznámili aktívne synchronizovanie módov dosiahnuté v héliovo-neónových laseroch. Spektrum synchronizovaného laseru v časovej doméne je reprezentované ako pulzná emisia, vo frekvenčnej doméne je to séria diskrétnych a rovnako vzdialených krátkych čiar, veľmi podobných hrebeňom, ktoré používame denne, preto toto spektrum nazývame „optický frekvenčný hrebeň“. Označuje sa aj ako „optický frekvenčný hrebeň“.
Vzhľadom na dobré možnosti využitia optického hrebeňa bola v roku 2005 udelená Nobelova cena za fyziku Hanschovi a Hallovi, ktorí vykonali priekopnícku prácu v oblasti technológie optických hrebeňov. Odvtedy vývoj optických hrebeňov dosiahol novú úroveň. Keďže rôzne aplikácie majú rôzne požiadavky na optické hrebene, ako je výkon, rozstup riadkov a centrálna vlnová dĺžka, viedlo to k potrebe použiť rôzne experimentálne prostriedky na generovanie optických hrebeňov, ako sú lasery s synchronizáciou módov, mikrorezonátory a elektrooptické modulátory.
OBR. 1 Spektrum optického frekvenčného hrebeňa v časovej doméne a spektrum frekvenčnej domény
Zdroj obrázka: Elektrooptické frekvenčné hrebene
Od objavenia optických frekvenčných hrebeňov sa väčšina optických frekvenčných hrebeňov vyrábala pomocou laserov so synchronizáciou módov. V laseroch so synchronizáciou módov sa na fixáciu fázového vzťahu medzi pozdĺžnymi módmi používa dutina s dobou obehu τ, aby sa určila opakovacia frekvencia laseru, ktorá sa vo všeobecnosti môže pohybovať od megahertzov (MHz) do gigahertzov (GHz).
Optický frekvenčný hrebeň generovaný mikrorezonátorom je založený na nelineárnych efektoch a čas obehu je určený dĺžkou mikrodutiny. Keďže dĺžka mikrodutiny je vo všeobecnosti menšia ako 1 mm, optický frekvenčný hrebeň generovaný mikrodutinou je vo všeobecnosti 10 gigahertzov až 1 terahertz. Existujú tri bežné typy mikrodutín: mikrotubuly, mikroguľôčky a mikrokruhy. Použitím nelineárnych efektov v optických vláknach, ako je Brillouinov rozptyl alebo štvorvlnové miešanie, v kombinácii s mikrodutinami je možné vytvoriť optické frekvenčné hrebene v rozsahu desiatok nanometrov. Okrem toho je možné optické frekvenčné hrebene generovať aj pomocou niektorých akusticko-optických modulátorov.
Čas uverejnenia: 18. decembra 2023