02электрооптический модуляториэлектрооптическая модуляцияоптическая частотная гребенка
Электрооптический эффект относится к эффекту изменения показателя преломления материала при приложении электрического поля. Существует два основных вида электрооптических эффектов: один - первичный электрооптический эффект, также известный как эффект Покельса, который относится к линейному изменению показателя преломления материала с приложенным электрическим полем. Другой - вторичный электрооптический эффект, также известный как эффект Керра, при котором изменение показателя преломления материала пропорционально квадрату электрического поля. Большинство электрооптических модуляторов основаны на эффекте Покельса. Используя электрооптический модулятор, мы можем модулировать фазу падающего света, а на основе фазовой модуляции, посредством определенного преобразования, мы также можем модулировать интенсивность или поляризацию света.
Существует несколько различных классических структур, показанных на рисунке 2. (a), (b) и (c) представляют собой структуры с одним модулятором простой конструкции, но ширина линии генерируемой гребенки оптических частот ограничена электрооптической полосой пропускания. Если требуется гребенка оптических частот с высокой частотой повторения, требуется каскадное соединение двух или более модуляторов, как показано на рисунке 2(d)(e). Последний тип структуры, генерирующей гребенку оптических частот, называется электрооптическим резонатором, который представляет собой электрооптический модулятор, помещенный в резонатор, или сам резонатор может создавать электрооптический эффект, как показано на рисунке 3.
Рис. 2. Несколько экспериментальных устройств для генерации оптических частотных гребенок на основеэлектрооптические модуляторы
Рис. 3 Структуры нескольких электрооптических резонаторов
03 Электрооптическая модуляция Характеристики оптической частотной гребенки
Преимущество первое: настраиваемость
Поскольку источником света является перестраиваемый широкополосный лазер, а электрооптический модулятор также имеет определённую рабочую полосу частот, оптическая частотная гребенка электрооптической модуляции также перестраиваема по частоте. Помимо перестраиваемой частоты, поскольку генерируемый модулятором сигнал перестраиваем, перестраиваемой является и частота повторения результирующей оптической частотной гребенки. Это преимущество, которого нет у оптических частотных гребенок, создаваемых лазерами с синхронизацией мод и микрорезонаторами.
Преимущество второе: частота повторения
Частота повторения не только гибкая, но и может быть достигнута без замены экспериментального оборудования. Ширина линии электрооптической модуляционной оптической гребенки примерно эквивалентна полосе пропускания модуляции; полоса пропускания коммерческих электрооптических модуляторов составляет 40 ГГц, а частота повторения электрооптической модуляционной оптической гребенки может превышать полосу пропускания оптической гребенки, генерируемую любыми другими методами, за исключением микрорезонатора (который может достигать 100 ГГц).
Преимущество 3: формирование спектра
По сравнению с оптической гребенкой, изготовленной другими способами, форма оптического диска электрооптической модулированной оптической гребенки определяется рядом степеней свободы, таких как радиочастотный сигнал, напряжение смещения, падающая поляризация и т. д., которые можно использовать для управления интенсивностью различных гребенок для достижения цели формирования спектра.
04 Применение электрооптического модулятора оптической частотной гребенки
В практическом применении гребенки оптических частот электрооптического модулятора ее можно разделить на спектры с одинарной и двойной гребенкой. Расстояние между линиями спектра с одной гребенкой очень мало, что позволяет достичь высокой точности. В то же время, по сравнению с гребенкой оптических частот, создаваемой лазером с синхронизацией мод, устройство гребенки оптических частот электрооптического модулятора меньше и лучше настраивается. Спектрометр с двойной гребенкой создается путем интерференции двух когерентных одиночных гребенок с немного разными частотами повторения, а разница в частоте повторения является расстоянием между линиями нового спектра интерференционной гребенки. Технология гребенки оптических частот может использоваться в оптической визуализации, дальнометрии, измерении толщины, калибровке приборов, формировании спектра произвольной формы сигнала, радиочастотной фотонике, удаленной связи, оптической скрытности и так далее.
РИС. 4. Пример применения оптической частотной гребенки: на примере измерения профиля высокоскоростной пули.
Время публикации: 19 декабря 2023 г.