Co je to elektro-optický modulátor optický frekvenční hřeben? První část

Optický frekvenční hřeben je spektrum složené z řady rovnoměrně rozmístěných frekvenčních složek na spektru, které mohou generovat lasery s uzamčeným módem, rezonátory, popř.elektrooptické modulátory.Optické frekvenční hřebeny generovanéelektrooptické modulátorymají vlastnosti vysoké opakovací frekvence, vnitřního mezisušení a vysokého výkonu atd., které se široce používají při kalibraci přístrojů, spektroskopii nebo fundamentální fyzice a v posledních letech přitahují stále více zájmu výzkumníků.

Nedávno Alexandre Parriaux a další z University of Burgendi ve Francii publikovali přehledový článek v časopise Advances in Optics and Photonics, systematicky představující nejnovější pokrok ve výzkumu a aplikaci optických frekvenčních hřebenů generovanýchelektro-optická modulace: Zahrnuje představení optického frekvenčního hřebenu, metodu a vlastnosti optického frekvenčního hřebenu generovanéhoelektrooptický modulátora nakonec vyjmenovává aplikační scénářeelektrooptický modulátoroptický frekvenční hřeben podrobně, včetně použití přesného spektra, dvojitého optického hřebenového rušení, kalibrace přístroje a generování libovolného tvaru vlny, a pojednává o principu různých aplikací.Nakonec autor uvádí perspektivu technologie optického frekvenčního hřebenu elektro-optického modulátoru.

01 Pozadí

Tento měsíc před 60 lety Dr. Maiman vynalezl první rubínový laser.O čtyři roky později Hargrove, Fock a Pollack of Bell Laboratories ve Spojených státech jako první informovali o aktivním uzamčení režimu dosaženém u hélium-neonových laserů, laserové spektrum s uzamčením režimu v časové oblasti je reprezentováno jako pulzní emise, ve frekvenční doméně je řada diskrétních a ekvidistantních krátkých čar, velmi podobných našemu každodennímu používání hřebenů, takže toto spektrum nazýváme „optický frekvenční hřeben“.Označuje se jako „optickofrekvenční hřeben“.

Kvůli dobrým vyhlídkám na použití optického hřebenu byla Nobelova cena za fyziku v roce 2005 udělena Hanschovi a Hallovi, kteří provedli průkopnickou práci na technologii optických hřebenů, od té doby se vývoj optického hřebenu dostal do nové fáze.Protože různé aplikace mají různé požadavky na optické hřebeny, jako je výkon, rozteč čar a centrální vlnová délka, vedlo to k potřebě použít různé experimentální prostředky pro generování optických hřebenů, jako jsou lasery s uzamčeným režimem, mikrorezonátory a elektrooptické modulátor.

OBR.1 Spektrum časové oblasti a spektrum frekvenční oblasti optické frekvence komb
Zdroj obrázku: Elektro-optické frekvenční hřebeny

Od objevu optických frekvenčních hřebenů byla většina optických frekvenčních hřebenů vyrobena pomocí laserů s uzamčeným režimem.V laserech s uzamčeným režimem se dutina s dobou oběhu τ používá k fixaci fázového vztahu mezi podélnými režimy, aby se určila opakovací frekvence laseru, která může být obecně od megahertzů (MHz) do gigahertzů ( GHz).

Optický frekvenční hřeben generovaný mikrorezonátorem je založen na nelineárních efektech a doba oběhu je určena délkou mikrodutiny, protože délka mikrodutiny je obecně menší než 1 mm, optická frekvence hřeben generovaný mikrodutinou je obecně 10 gigahertz až 1 terahertz.Existují tři běžné typy mikrodutin, mikrotubuly, mikrokuličky a mikrokroužky.Pomocí nelineárních efektů v optických vláknech, jako je Brillouinův rozptyl nebo čtyřvlnné míchání, v kombinaci s mikrodutinami lze vyrobit hřebeny s optickými frekvencemi v řádu desítek nanometrů.Kromě toho lze pomocí některých akusticko-optických modulátorů generovat také optické frekvenční hřebeny.