Оптическая частотная гребенка представляет собой спектр, состоящий из ряда равномерно распределенных частотных компонентов, которые могут быть получены с помощью лазеров с синхронизацией мод, резонаторов илиэлектрооптические модуляторы. Оптические частотные гребенки, генерируемыеэлектрооптические модуляторыобладают характеристиками высокой частоты повторения, внутренней промежуточной сушки и высокой мощности и т. д., которые широко используются при калибровке приборов, спектроскопии или фундаментальной физике и в последние годы привлекают все больший интерес исследователей.
Недавно Александр Паррио и другие из Университета Бургенди во Франции опубликовали обзорную статью в журнале «Advances in Optics and Photonics», в которой систематически представили последние достижения в исследованиях и применении оптических частотных гребенок, генерируемыхэлектрооптическая модуляция: Он включает в себя введение в оптическую частотную гребенку, метод и характеристики оптической частотной гребенки, созданнойэлектрооптический модулятор, и, наконец, перечисляет сценарии примененияэлектрооптический модуляторПодробно рассматриваются вопросы применения оптической гребенки частот, включая применение прецизионного спектра, интерференцию двойной оптической гребенки, калибровку приборов и генерацию сигналов произвольной формы, а также принципы, лежащие в основе различных применений. В заключение автор рассматривает перспективы технологии оптической гребенки частот с использованием электрооптических модуляторов.
01 Фон
В этом месяце исполняется 60 лет со дня изобретения доктором Мейманом первого рубинового лазера. Четыре года спустя Харгроув, Фок и Поллак из Bell Laboratories в США первыми сообщили об активной синхронизации мод, достигнутой в гелий-неоновых лазерах. Спектр лазера с синхронизацией мод во временной области представлен импульсным излучением, а в частотной области – серией дискретных и равноудаленных коротких линий, очень похожих на спектры наших повседневных гребенок, поэтому мы называем этот спектр «оптической частотной гребенкой». Этот спектр также называется «оптической частотной гребенкой».
В связи с перспективами применения оптических гребенок, Нобелевская премия по физике 2005 года была присуждена Ханшу и Холлу за пионерские работы в области технологии оптических гребенок. С тех пор развитие оптических гребенок вышло на новый этап. Различные области применения предъявляют различные требования к оптическим гребёнкам, такие как мощность, межлинийный интервал и центральная длина волны, что привело к необходимости использования различных экспериментальных средств для их создания, таких как лазеры с синхронизацией мод, микрорезонаторы и электрооптические модуляторы.
РИС. 1. Временной и частотный спектры оптической гребенки частот
Источник изображения: Электрооптические частотные гребни
С момента открытия оптических частотных гребёнок большинство таких гребёнок изготавливалось с использованием лазеров с синхронизацией мод. В лазерах с синхронизацией мод резонатор с временем полного обхода τ используется для фиксации фазового соотношения между продольными модами, что позволяет определить частоту повторения лазера, которая обычно может находиться в диапазоне от мегагерц (МГц) до гигагерц (ГГц).
Оптическая частотная гребенка, генерируемая микрорезонатором, основана на нелинейных эффектах, а время прохождения сигнала туда и обратно определяется длиной микрорезонатора. Поскольку длина микрорезонатора обычно менее 1 мм, оптическая частотная гребенка, генерируемая микрорезонатором, обычно составляет от 10 гигагерц до 1 терагерца. Существует три распространённых типа микрорезонаторов: микротрубочки, микросферы и микрокольца. Используя нелинейные эффекты в оптических волокнах, такие как рассеяние Мандельштама-Бриллюэна или четырёхволновое смешение, в сочетании с микрорезонаторами, можно создавать оптические частотные гребенки в диапазоне десятков нанометров. Кроме того, оптические частотные гребенки могут быть получены с помощью некоторых акустооптических модуляторов.
Время публикации: 18 декабря 2023 г.