Нові прориви в модуляторі LiNbO3

Нові прориви вМодулятор LiNbO3
Нещодавно китайські дослідники опублікували патент на основний винахід технології синхронізації частоти лазера PDH. Це система синхронізації частоти лазера PDH на основі нелінійного SOA (напівпровідникового оптичного підсилювача) для генерації бічних смуг. Цей патент має на меті вирішити кілька ключових проблем у традиційній системі синхронізації частоти лазера PDH (Паунд-Древера-Холла) через використання ніобату літію (модулятор LiNbO3) та інших.електрооптичний модулятор.
1. Основні проблеми традиційного рішення включають:
1.1 Висока вартість та складна структура: Традиційні електрооптичні модулятори вимагають складних радіочастотних схем керування та зміщення.
1.2 Чутливість до навколишнього середовища: чутливий до змін температури та напружень, схильний до аномалій стану поляризації.
1.3 Ефект залишкової амплітудної модуляції (RAM): Це викликає постійне зміщення сигналу помилки, що призводить до дрейфу точки синхронізації лазера та серйозно впливає на довгострокову стабільність системи.
2. Інноваційне рішення, запропоноване дослідницькою групою, полягає в наступному:
Повністю відмовитися від традиційного електрооптичного модулятора та прийняти спільну розробкунапівпровідниковий оптичний підсилювач(підсилювач SOA) у поєднанні з двоканальними акустооптичними частотними зсувачами. Конкретний принцип роботи такий: після розділення початкового лазера, він точно зсувається за частотою двома двоканальними акустооптичними частотними зсувачами, генеруючи різницю частот, а потім два шляхи світла об'єднуються та вводяться в підсилювач SOA у стані насичення посилення. Використовуючи нелінійні ефекти, такі як чотирихвильове змішування (FWM)SOA-підсилювач, багатосмугові сигнали, необхідні для синхронізації частоти PDH, ефективно генеруються.
3. Ця технологія забезпечує такі революційні переваги у продуктивності:
3.1 Подолання проблеми ОЗП та досягнення надвисокої довгострокової стабільності: Підсилювальний пристрій SOA (зазвичай у корпусі «метелик») інтегрує контроль температури та надзвичайно нечутливий до впливу навколишнього середовища, що дозволяє уникнути проблеми ОЗП від фізичного механізму та досягає точності фіксації довжини резонатора кращої за 5×10⁻¹¹/день.
3.2 Точне узгодження бічних смуг, значне покращення співвідношення сигнал/шум: Завдяки незалежному керуванню величиною зсуву двох двоканальних акустооптичних частотних зсувів (100 МГц – 200 МГц) двома генераторами, керованими напругою (ГУН), частотний інтервал згенерованих бічних смуг може бути ідеально узгоджений з вільним спектральним діапазоном (ВДС) опорного резонатора, тим самим значно покращуючи співвідношення сигнал/шум сигналу помилки.
3.3 Зниження вартості та підвищення ефективності, що сприяє мініатюризації системи: Без дорогого електрооптичного модулятора та складних схем оптичний підсилювач SOA потребує лише простого струмового керування, що робить всю систему компактнішою, дешевшою та більш придатною для високоточних лазерних застосувань у зовнішньому полі та мініатюризації.
3.4 Широкі перспективи застосування та ринковий попит цієї технології включають:
Космічні та транспортні оптичні годинники: їхні характеристики захисту від перешкод ідеально відповідають вимогам аерокосмічної галузі та галузі безпілотних транспортних засобів.
Квантові гравіметри та холодні атомні інтерферометри: можуть використовуватися для високоточних геологічних досліджень та підводної навігації.
Високопорядковий волоконно-оптичний зонд і когерентний фазовано-решітковий радар (LiDAR): можуть забезпечити надзвичайно вузьку ширину лінії та без дрейфу опорні джерела світла.
В умовах другої глобальної квантової революції та мініатюризації квантових сенсорів різко зріс попит на автономно керовані, недорогі та стабільні лазерні модулі зі стабілізованою частотою, і ця запатентована технологія точно відповідає цій ринковій тенденції.