02електрооптичний модуляторіелектрооптична модуляціяоптичний частотний гребінець
Електрооптичний ефект – це зміна показника заломлення матеріалу під дією електричного поля. Існує два основних види електрооптичного ефекту: первинний електрооптичний ефект, також відомий як ефект Покельса, який являє собою лінійну зміну показника заломлення матеріалу залежно від прикладеного електричного поля. Інший – вторинний електрооптичний ефект, також відомий як ефект Керра, при якому зміна показника заломлення матеріалу пропорційна квадрату електричного поля. Більшість електрооптичних модуляторів базуються на ефекті Покельса. За допомогою електрооптичного модулятора можна модулювати фазу падаючого світла, а на основі фазової модуляції, шляхом певного перетворення, також можна модулювати інтенсивність або поляризацію світла.
Існує кілька різних класичних структур, як показано на рисунку 2. (a), (b) та (c) – це структури з одним модулятором з простою структурою, але ширина лінії генерованого оптичного частотного гребеня обмежена електрооптичною пропускною здатністю. Якщо потрібен оптичний частотний гребінець з високою частотою повторення, потрібні два або більше модуляторів у каскаді, як показано на рисунку 2(d)(e). Останній тип структури, яка генерує оптичний частотний гребінець, називається електрооптичним резонатором, який являє собою електрооптичний модулятор, розміщений у резонаторі, або сам резонатор може створювати електрооптичний ефект, як показано на рисунку 3.
РИС. 2. Кілька експериментальних пристроїв для генерації оптичних частотних гребенів на основіелектрооптичні модулятори
РИС. 3 Структури кількох електрооптичних резонаторів
03 Характеристики гребінця оптичної частоти з електрооптичною модуляцією
Перевага перша: настроюваність
Оскільки джерелом світла є настроюваний лазер широкого спектру, а електрооптичний модулятор також має певну робочу смугу пропускання частот, оптичний частотний гребінець електрооптичної модуляції також є частотно настроюваним. Окрім настроюваної частоти, оскільки генерація форми сигналу модулятора є настроюваною, частота повторення результуючого оптичного частотного гребеня також є настроюваною. Це перевага, якої не мають оптичні частотні гребені, створені лазерами з синхронізацією мод та мікрорезонаторами.
Перевага друга: частота повторення
Частота повторення не тільки гнучка, але й може бути досягнута без зміни експериментального обладнання. Ширина лінії оптичного частотного гребеня з електрооптичною модуляцією приблизно еквівалентна смузі пропускання модуляції, загальна комерційна ширина смуги пропускання електрооптичного модулятора становить 40 ГГц, а частота повторення оптичного частотного гребеня з електрооптичною модуляцією може перевищувати ширину смуги пропускання оптичного частотного гребеня, що генерується всіма іншими методами, крім мікрорезонатора (який може досягати 100 ГГц).
Перевага 3: спектральне формування
Порівняно з оптичним гребенем, виготовленим іншими способами, форма оптичного диска електрооптичного модульованого оптичного гребеня визначається низкою ступенів свободи, таких як радіочастотний сигнал, напруга зміщення, поляризація падаючого випромінювання тощо, які можна використовувати для керування інтенсивністю різних гребенів для досягнення мети спектрального формування.
04 Застосування електрооптичного модулятора оптичної частотної гребінки
У практичному застосуванні оптичного частотного гребеня з електрооптичним модулятором його можна розділити на спектри з одним та двома гребенями. Міжрядкова відстань спектра з одним гребенем дуже вузька, що дозволяє досягти високої точності. Водночас, порівняно з оптичним частотним гребенем, отриманим за допомогою лазера з синхронізацією мод, пристрій з оптичним частотним гребенем з електрооптичним модулятором менший за розміром і краще налаштовується. Подвійний гребінчастий спектрометр утворюється шляхом інтерференції двох когерентних одиночних гребенів з дещо різними частотами повторення, і різниця в частоті повторення є міжрядковою відстанню нового спектру інтерференційного гребеня. Технологія оптичного частотного гребеня може бути використана в оптичній візуалізації, довжині, вимірюванні товщини, калібруванні приладів, формуванні спектра довільної форми хвилі, радіочастотній фотоніці, дистанційному зв'язку, оптичній прихованості тощо.
РИС. 4. Сценарій застосування оптичного частотного гребінця: на прикладі вимірювання профілю високошвидкісної кулі
Час публікації: 19 грудня 2023 р.