02электрооптический модуляториэлектрооптическая модуляцияоптический частотный гребенчатый
Электрооптический эффект — это эффект, при котором показатель преломления материала изменяется при приложении электрического поля. Существует два основных вида электрооптических эффектов: первичный электрооптический эффект, также известный как эффект Покельса, который представляет собой линейное изменение показателя преломления материала в зависимости от приложенного электрического поля; и 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. С помощью электрооптического модулятора можно модулировать фазу падающего света, а на основе фазовой модуляции, посредством определенного преобразования, можно также модулировать интенсивность или поляризацию света.
Существует несколько различных классических структур, как показано на рисунке 2. (a), (b) и (c) — это структуры с одним модулятором, имеющие простую структуру, но ширина линии генерируемого оптического частотного гребеня ограничена электрооптической полосой пропускания. Если требуется оптический частотный гребень с высокой частотой повторения, необходимо два или более модулятора, соединенных каскадно, как показано на рисунке 2(d)(e). Последний тип структуры, генерирующей оптический частотный гребень, называется электрооптическим резонатором, который представляет собой электрооптический модулятор, размещенный в резонаторе, 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 Характеристики оптического частотного гребеня при электрооптической модуляции
Преимущество номер один: возможность настройки.
Поскольку источником света является перестраиваемый широкоспектральный лазер, а электрооптический модулятор также обладает определенной полосой рабочих частот, частотная характеристика электрооптического модуляционного оптического частотного гребеня также является перестраиваемой. Помимо перестраиваемой частоты, поскольку генерация сигналов модулятором также является перестраиваемой, частота повторения результирующего оптического частотного гребеня также может быть перестраиваемой. Это преимущество, которого нет у оптических частотных гребеней, создаваемых лазерами с синхронизацией мод и микрорезонаторами.
Преимущество два: частота повторения
Частота повторения не только гибкая, но и может быть достигнута без изменения экспериментального оборудования. Ширина линии оптического частотного гребеня с электрооптической модуляцией примерно эквивалентна полосе пропускания модуляции; полоса пропускания обычных коммерческих электрооптических модуляторов составляет 40 ГГц, а частота повторения оптического частотного гребеня с электрооптической модуляцией может превышать полосу пропускания оптического частотного гребеня, генерируемого всеми другими методами, за исключением микрорезонатора (который может достигать 100 ГГц).
Преимущество 3: формирование спектра
В отличие от оптических гребенок, создаваемых другими способами, форма оптического диска электрооптически модулированной оптической гребенки определяется рядом степеней свободы, таких как радиочастотный сигнал, напряжение смещения, поляризация падающего излучения и т. д., что позволяет управлять интенсивностью различных гребенок для достижения цели формирования спектра.
04 Применение электрооптического модулятора и оптического частотного гребеня
В практическом применении электрооптического модулятора оптического частотного гребеня можно выделить спектры с одним и двумя гребенками. Расстояние между линиями спектра с одним гребенем очень мало, что позволяет достичь высокой точности. В то же время, по сравнению с оптическим частотным гребенем, создаваемым лазером с синхронизацией мод, устройство электрооптического модулятора оптического частотного гребеня меньше по размеру и обладает лучшей перестраиваемостью. Спектрометр с двумя гребенками создается путем интерференции двух когерентных одиночных гребеней с немного разными частотами повторения, а разница в частоте повторения представляет собой расстояние между линиями нового интерференционного спектра. Технология оптического частотного гребеня может использоваться в оптической визуализации, определении расстояния, измерении толщины, калибровке приборов, формировании спектра произвольной формы, радиочастотной фотонике, дистанционной связи, оптической маскировке и т. д.
Рис. 4. Сценарий применения оптического частотного гребеня: на примере измерения профиля высокоскоростной пули.
Дата публикации: 19 декабря 2023 г.