Nieuwe doorbraken inLiNbO3-modulator
Recent hebben Chinese onderzoekers een octrooi aangevraagd voor een belangrijke uitvinding op het gebied van PDH-laserfrequentievergrendelingstechnologie. Het betreft een PDH-laserfrequentievergrendelingssysteem gebaseerd op een niet-lineaire SOA (Semiconductor Optical Amplifier) voor het genereren van zijbanden. Dit octrooi is bedoeld om een aantal belangrijke knelpunten in het traditionele PDH-laserfrequentievergrendelingssysteem aan te pakken, die te wijten zijn aan het gebruik van lithiumniobaat (LiNbO3-modulator) en andere componenten.elektro-optische modulator.
1. De belangrijkste problemen van de traditionele oplossing zijn onder andere:
1.1 Hoge kosten en complexe structuur: Traditionele elektro-optische modulatoren vereisen complexe RF-aansturings- en biascircuits.
1.2 Omgevingsgevoeligheid: Gevoelig voor temperatuur- en stressveranderingen, vatbaar voor afwijkingen in de polarisatietoestand.
1.3 Residuele amplitudemodulatie (RAM)-effect: Dit veroorzaakt een DC-bias in het foutsignaal, wat leidt tot verschuiving van het laservergrendelingspunt en de stabiliteit van het systeem op lange termijn ernstig beïnvloedt.
2. De innovatieve oplossing die het onderzoeksteam voorstelt, is:
Laat de traditionele elektro-optische modulator volledig varen en kies voor een gezamenlijk ontwerp vanhalfgeleider optische versterker(SOA-versterker) gecombineerd met akoestisch-optische frequentieverschuivers met dubbel pad. Het specifieke werkingsprincipe is als volgt: Na het splitsen van de zaadlaser wordt deze nauwkeurig in frequentie verschoven door twee akoestisch-optische frequentieverschuivers met dubbel pad, waardoor een frequentieverschil ontstaat. Vervolgens worden de twee lichtpaden gecombineerd en in de SOA-versterker geïnjecteerd in de versterkingsverzadigingstoestand. Door gebruik te maken van niet-lineaire effecten zoals viergolfmenging (FWM) van deSOA-versterkerDe multisidebandsignalen die nodig zijn voor PDH-frequentievergrendeling worden efficiënt gegenereerd.
3. Deze technologie biedt de volgende baanbrekende prestatievoordelen:
3.1 Het RAM-probleem overwinnen en een ultrahoge stabiliteit op lange termijn bereiken: De SOA-versterker (meestal in een butterfly-behuizing) integreert temperatuurregeling en is extreem ongevoelig voor omgevingsinvloeden, waardoor het RAM-probleem door het fysieke mechanisme wordt vermeden en een nauwkeurigheid van de caviteitslengtevergrendeling van beter dan 5×10⁻¹¹/dag wordt bereikt.
3.2 Nauwkeurige afstemming van zijbanden, aanzienlijke verbetering van de signaal-ruisverhouding: Door de verschuiving van de twee akoestisch-optische frequentieverschuivers met dubbel pad (100 MHz – 200 MHz) onafhankelijk te regelen met twee spanningsgestuurde oscillatoren (VCO's), kan het frequentie-interval van de gegenereerde zijbanden perfect worden afgestemd op het vrije spectrale bereik (FSR) van de referentieholte, waardoor de signaal-ruisverhouding van het foutsignaal aanzienlijk wordt verbeterd.
3.3 Kostenreductie en efficiëntieverbetering, wat miniaturisatie van het systeem bevordert: Zonder de dure elektro-optische modulator en complexe schakelingen heeft de SOA-optische versterker slechts een eenvoudige stroomaansturing nodig, waardoor het gehele systeem compacter, goedkoper en beter geschikt is voor uiterst nauwkeurige lasertoepassingen in externe velden en voor miniaturisatie.
3.4 De brede toepassingsmogelijkheden en de marktvraag naar deze technologie omvatten:
Optische klokken voor ruimte- en voertuigtoepassingen: De storingsbestendige eigenschappen voldoen perfect aan de eisen van de lucht- en ruimtevaart en onbemande voertuigen.
Kwantumgravimeters en koude atoominterferometers: kunnen worden gebruikt voor uiterst nauwkeurige geologische exploratie en onderwaternavigatie.
Hoogwaardige glasvezelsensoren en coherente phased array radar (LiDAR): kunnen extreem smalle lijnbreedtes en driftvrije referentielichtbronnen leveren.
In het licht van de tweede wereldwijde kwantumrevolutie en de miniaturisatie van kwantumsensoren is de marktvraag naar autonoom bestuurbare, goedkope en stabiele frequentiegestabiliseerde lasermodules sterk toegenomen, en deze gepatenteerde technologie sluit precies aan op deze markttrend.
Publicatiedatum: 14 mei 2026