Що таке електрооптичний модулятор оптичної частотної гребінки? Частина перша

Оптична частотна гребінка – це спектр, що складається з серії рівномірно розподілених частотних компонентів у спектрі, які можуть генеруватися лазерами з синхронізованим режимом, резонаторами абоелектрооптичні модулятори. Оптичні частотні гребінки, створеніелектрооптичні модуляторимають характеристики високої частоти повторення, внутрішньої проміжної сушіння та високої потужності тощо, які широко використовуються в калібруванні інструментів, спектроскопії чи фундаментальній фізиці та привертають все більше інтересу дослідників в останні роки.

Нещодавно Олександр Парріо та інші з Університету Бургенді у Франції опублікували оглядову статтю в журналі «Advances in Optics and Photonics», систематично представляючи останні досягнення в дослідженнях і застосування оптичних частотних гребінок, створенихелектрооптична модуляція: Це включає в себе впровадження оптичної частотної гребінки, метод і характеристики оптичної частотної гребінки, створеніелектрооптичний модуляторі, нарешті, перелічує сценарії застосуванняелектрооптичний модулятороптичний частотний гребінець в деталях, включаючи застосування точного спектру, подвійну оптичну гребінку інтерференції, калібрування приладу та генерацію сигналу довільної форми, а також обговорює принцип, що лежить в основі різних застосувань. Нарешті, автор дає перспективу технології оптичного частотного гребінця електрооптичних модуляторів.

01 Фон

Цього місяця минуло 60 років тому, коли доктор Майман винайшов перший рубіновий лазер. Через чотири роки Харгроув, Фок і Поллак з Bell Laboratories у Сполучених Штатах першими повідомили про активну синхронізацію мод, досягнуту в гелій-неонових лазерах, спектр лазера синхронізації мод у часовій області представлений як імпульсне випромінювання, у частотній області є серією дискретних і рівновіддалених коротких ліній, дуже схожих на наше щоденне використання гребінців, тому ми називаємо цей спектр «оптичною частотною гребінкою». Називається «оптичною частотною гребінкою».

Через добрі перспективи застосування оптичного гребінця Нобелівську премію з фізики в 2005 році було присуджено Хеншу та Холу, які зробили новаторську роботу в області оптичного гребінця, з того часу розвиток оптичного гребінця досяг нового етапу. Оскільки різні програми мають різні вимоги до оптичних гребінок, таких як потужність, відстань між рядками та центральна довжина хвилі, це призвело до необхідності використовувати різні експериментальні засоби для створення оптичних гребінок, таких як лазери з синхронізованим режимом, мікрорезонатори та електрооптичні модулятор.

ФІГ. 1 Спектр у часовій області та спектр у частотній області оптичної частотної гребінки
Джерело зображення: Електрооптичні частотні гребінці

З моменту відкриття оптичних частотних гребінок більшість оптичних частотних гребінок виготовлялися з використанням лазерів із синхронізованим режимом. У лазерах із синхронізованою модою резонатор із часом проходження туди й назад τ використовується для фіксації фазового співвідношення між поздовжніми модами, щоб визначити частоту повторення лазера, яка зазвичай може становити від мегагерц (МГц) до гігагерц ( ГГц).

Оптична частотна гребінка, створена мікрорезонатором, базується на нелінійних ефектах, а час проходження туди й назад визначається довжиною мікропорожнини, оскільки довжина мікропорожнини зазвичай менше 1 мм, оптична частота гребінка, створена мікропорожниною, зазвичай становить від 10 гігагерц до 1 терагерца. Існує три поширених типи мікропорожнин: мікротрубочок, мікросфер і мікрокілець. Використовуючи нелінійні ефекти в оптичних волокнах, такі як розсіювання Бріллюена або чотирихвильове змішування, у поєднанні з мікропорожнинами, можна отримати оптичні частотні гребінки в діапазоні десятків нанометрів. Крім того, оптичні частотні гребінки також можуть бути створені за допомогою деяких акустооптичних модуляторів.