Kaj je elektrooptični modulator optičnega frekvenčnega glavnika? Prvi del

Optični frekvenčni glavnik je spekter, sestavljen iz vrste enakomerno razporejenih frekvenčnih komponent na spektru, ki jih lahko ustvarijo laserji z zaklenjenim modom, resonatorji alielektrooptični modulatorjiOptični frekvenčni glavniki, ki jih generiraelektrooptični modulatorjiimajo značilnosti visoke frekvence ponavljanja, notranjega sušenja in visoke moči itd., ki se pogosto uporabljajo pri kalibraciji instrumentov, spektroskopiji ali temeljni fiziki in so v zadnjih letih pritegnile vse več zanimanja raziskovalcev.

Nedavno so Alexandre Parriaux in drugi z Univerze v Burgendiju v Franciji objavili pregledni članek v reviji Advances in Optics and Photonics, v katerem sistematično predstavljajo najnovejši raziskovalni napredek in uporabo optičnih frekvenčnih glavnikov, ki jih generirajoelektrooptična modulacijaVključuje uvedbo optičnega frekvenčnega glavnika, metodo in značilnosti optičnega frekvenčnega glavnika, ki ga generiraelektrooptični modulatorin na koncu našteje scenarije uporabeelektrooptični modulatorPodrobno opisuje optični frekvenčni glavnik, vključno z uporabo natančnega spektra, interference dvojnega optičnega glavnika, kalibracije instrumentov in generiranja poljubnih valovnih oblik, ter obravnava načela različnih aplikacij. Nazadnje avtor predstavi možnost tehnologije elektrooptičnega modulatorja optičnega frekvenčnega glavnika.

01 Ozadje

Pred 60 leti je dr. Maiman izumil prvi rubinasti laser. Štiri leta pozneje so Hargrove, Fock in Pollack iz Bell Laboratories v Združenih državah Amerike prvi poročali o aktivnem zaklepanju modov, doseženem v helij-neonskih laserjih. Spekter laserja z zaklepanjem modov je v časovni domeni predstavljen kot impulzna emisija, v frekvenčni domeni pa kot niz diskretnih in enako oddaljenih kratkih črt, zelo podobnih glavnikom, ki jih uporabljamo vsak dan, zato ta spekter imenujemo »optični frekvenčni glavnik«. Imenuje se tudi »optični frekvenčni glavnik«.

Zaradi dobrih možnosti uporabe optičnega glavnika sta leta 2005 Hansch in Hall prejela Nobelovo nagrado za fiziko, ki sta opravila pionirsko delo na področju tehnologije optičnih glavnikov. Od takrat je razvoj optičnih glavnikov dosegel novo stopnjo. Ker imajo različne aplikacije različne zahteve za optične glavnike, kot so moč, razmik med linijami in centralna valovna dolžina, je bilo treba uporabiti različna eksperimentalna sredstva za ustvarjanje optičnih glavnikov, kot so laserji z zaklenjenim načinom delovanja, mikroresonatorji in elektrooptični modulatorji.

SLIKA 1 Spekter v časovni domeni in frekvenčni domeni optičnega frekvenčnega glavnika
Vir slike: Elektrooptični frekvenčni glavniki

Od odkritja optičnih frekvenčnih glavnikov je bila večina optičnih frekvenčnih glavnikov izdelanih z uporabo laserjev z zaklenjenim modom. Pri laserjih z zaklenjenim modom se za fiksiranje faznega razmerja med vzdolžnimi modi uporablja votlina s časom povratnega potovanja τ, da se določi hitrost ponovitve laserja, ki je običajno od megahercev (MHz) do gigahercev (GHz).

Optični frekvenčni glavnik, ki ga ustvarja mikroresonator, temelji na nelinearnih učinkih, čas povratnega potovanja pa je določen z dolžino mikrovotline. Ker je dolžina mikrovotline običajno manjša od 1 mm, je optični frekvenčni glavnik, ki ga ustvarja mikrovotlina, običajno od 10 gigahercev do 1 teraherca. Obstajajo tri pogoste vrste mikrovotlin: mikrotubule, mikrosfere in mikroobroči. Z uporabo nelinearnih učinkov v optičnih vlaknih, kot sta Brillouinovo sipanje ali mešanje štirih valov, v kombinaciji z mikrovotlinami, je mogoče ustvariti optične frekvenčne glavnike v območju več deset nanometrov. Poleg tega je mogoče optične frekvenčne glavnike ustvariti tudi z uporabo nekaterih akustično-optičnih modulatorjev.