Оптический частотный гребень — это спектр, состоящий из ряда равномерно расположенных частотных компонентов, который может генерироваться с помощью лазеров с синхронизацией мод, резонаторов илиэлектрооптические модуляторыОптические частотные гребенки, генерируемыеэлектрооптические модуляторыОбладая такими характеристиками, как высокая частота повторения импульсов, внутреннее взаимное высушивание и высокая мощность, они широко используются в калибровке приборов, спектроскопии и фундаментальной физике и в последние годы привлекают все большее внимание исследователей.
Недавно Александр Паррио и другие исследователи из Университета Бургенди во Франции опубликовали обзорную статью в журнале Advances in Optics and Photonics, в которой систематически представлены последние достижения в исследованиях и применении оптических частотных гребенок, генерируемыхэлектрооптическая модуляцияВключает в себя введение в оптический частотный гребень, метод и характеристики оптического частотного гребеня, генерируемогоэлектрооптический модулятори, наконец, перечисляет сценарии примененияэлектрооптический модуляторВ книге подробно рассматривается оптический частотный гребень, включая применение прецизионного спектра, интерференцию двойного оптического гребня, калибровку приборов и генерацию произвольных форм сигналов, а также обсуждаются принципы, лежащие в основе различных применений. В заключение автор представляет перспективы развития технологии электрооптических модуляторов на основе оптических частотных гребней.
01 Предыстория
В этом месяце исполняется 60 лет со дня изобретения доктором Майманом первого рубинового лазера. Четыре года спустя Харгроув, Фок и Поллок из Bell Laboratories в США первыми сообщили об активной синхронизации мод, достигнутой в гелий-неоновых лазерах. Спектр лазера с синхронизацией мод во временной области представляется в виде импульсного излучения, а в частотной области — в виде серии дискретных и равноудаленных коротких линий, очень похожих на используемые нами в повседневной жизни частотные гребенки, поэтому мы называем этот спектр «оптической частотной гребенкой».
Благодаря хорошим перспективам применения оптических гребенок, в 2005 году Нобелевская премия по физике была присуждена Ханшу и Холлу за их новаторскую работу в области технологии оптических гребенок. С тех пор развитие оптических гребенок вышло на новый уровень. Поскольку различные области применения предъявляют разные требования к оптическим гребенкам, такие как мощность, расстояние между линиями и центральная длина волны, возникла необходимость использования различных экспериментальных методов для их генерации, таких как лазеры с синхронизацией мод, микрорезонаторы и электрооптические модуляторы.
Рис. 1. Спектр оптического частотного гребеня во временной и частотной областях.
Источник изображения: Электрооптические частотные гребенки
С момента открытия оптических частотных гребенок большинство из них создавалось с использованием лазеров с синхронизацией мод. В таких лазерах для фиксации фазового соотношения между продольными модами используется резонатор с временем прохождения сигнала τ, что позволяет определять частоту повторения лазерного импульса, которая обычно составляет от мегагерц (МГц) до гигагерц (ГГц).
Генерируемый микрорезонатором оптический частотный гребенчатый сигнал основан на нелинейных эффектах, а время прохождения сигнала туда и обратно определяется длиной микрорезонатора. Поскольку длина микрорезонатора обычно составляет менее 1 мм, генерируемый им оптический частотный гребенчатый сигнал обычно находится в диапазоне от 10 гигагерц до 1 терагерц. Существует три распространенных типа микрорезонаторов: микротрубочки, микросферы и микрокольца. Использование нелинейных эффектов в оптических волокнах, таких как рассеяние Бриллюэна или четырехволновое смешение, в сочетании с микрорезонаторами позволяет получать оптические частотные гребенчатые сигналы в диапазоне десятков нанометров. Кроме того, оптические частотные гребенчатые сигналы могут быть также сгенерированы с помощью некоторых акустооптических модуляторов.
Дата публикации: 18 декабря 2023 г.