02elektro-optische modulatorEnelektro-optische modulatieoptische frequentiekam
Het elektro-optische effect verwijst naar het effect waarbij de brekingsindex van een materiaal verandert wanneer er een elektrisch veld op wordt aangelegd. Er zijn twee hoofdsoorten elektro-optische effecten: het primaire elektro-optische effect, ook wel bekend als het Pokels-effect, waarbij de brekingsindex van een materiaal lineair verandert met het aangelegde elektrische veld, en het secundaire elektro-optische effect, ook wel bekend als het Kerr-effect, waarbij de verandering in de brekingsindex van het materiaal evenredig is met het kwadraat van het elektrische veld. De meeste elektro-optische modulatoren zijn gebaseerd op het Pokels-effect. Met behulp van een elektro-optische modulator kunnen we de fase van het invallende licht moduleren, en op basis van deze fasemodulatie kunnen we via een bepaalde omzetting ook de intensiteit of polarisatie van het licht moduleren.
Er bestaan verschillende klassieke structuren, zoals weergegeven in Figuur 2. (a), (b) en (c) zijn allemaal structuren met één modulator en een eenvoudige opbouw, maar de lijnbreedte van de gegenereerde optische frequentiekam wordt beperkt door de elektro-optische bandbreedte. Als een optische frequentiekam met een hoge herhalingsfrequentie vereist is, zijn twee of meer modulatoren in cascade nodig, zoals weergegeven in Figuur 2(d)(e). Het laatste type structuur dat een optische frequentiekam genereert, wordt een elektro-optische resonator genoemd. Dit is een elektro-optische modulator die in de resonator is geplaatst, of de resonator zelf kan een elektro-optisch effect produceren, zoals weergegeven in Figuur 3.
FIG. 2 Verschillende experimentele apparaten voor het genereren van optische frequentiekammen gebaseerd opelektro-optische modulatoren
FIG. 3 Structuren van verschillende elektro-optische holtes
03 Elektro-optische modulatie optische frequentiekam kenmerken
Voordeel één: afstembaarheid
Omdat de lichtbron een afstembaar breedbandlaser is en de elektro-optische modulator ook een bepaalde werkfrequentiebandbreedte heeft, is de frequentie van de optische frequentiekam die door elektro-optische modulatie wordt gegenereerd ook afstembaar. Naast de afstemfrequentie is, doordat de golfvormgeneratie van de modulator afstembaar is, ook de herhalingsfrequentie van de resulterende optische frequentiekam afstembaar. Dit is een voordeel dat optische frequentiekammen die worden geproduceerd door mode-locked lasers en microresonatoren niet hebben.
Voordeel twee: herhalingsfrequentie
De herhalingsfrequentie is niet alleen flexibel, maar kan ook worden bereikt zonder de experimentele apparatuur aan te passen. De lijnbreedte van de elektro-optische modulatie optische frequentiekam is ruwweg gelijk aan de modulatiebandbreedte. De bandbreedte van een gangbare commerciële elektro-optische modulator is 40 GHz, en de herhalingsfrequentie van de elektro-optische modulatie optische frequentiekam kan de bandbreedte van optische frequentiekammen die met alle andere methoden worden gegenereerd, overtreffen, met uitzondering van de microresonator (die 100 GHz kan bereiken).
Voordeel 3: spectrale vormgeving
In vergelijking met optische kammen die op andere manieren worden geproduceerd, wordt de vorm van de optische schijf van een elektro-optisch gemoduleerde optische kam bepaald door een aantal vrijheidsgraden, zoals het radiofrequentiesignaal, de bias-spanning, de invallende polarisatie, enz., die gebruikt kunnen worden om de intensiteit van verschillende kammen te regelen en zo spectrale vormgeving te realiseren.
04 Toepassing van een elektro-optische modulator optische frequentiekam
In de praktische toepassing van een elektro-optische modulator-optische frequentiekam kan onderscheid worden gemaakt tussen enkelvoudige en dubbele kamspectra. De lijnafstand van een enkelvoudig kamspectrum is zeer smal, waardoor een hoge nauwkeurigheid kan worden bereikt. Tegelijkertijd is het apparaat van de elektro-optische modulator-optische frequentiekam kleiner en beter afstembaar dan de optische kam die wordt geproduceerd door een mode-locked laser. De dubbele kamspectrometer wordt geproduceerd door de interferentie van twee coherente enkelvoudige kammen met een iets andere herhalingsfrequentie. Het verschil in herhalingsfrequentie bepaalt de lijnafstand van het nieuwe interferentiekamspectrum. Optische frequentiekamtechnologie kan worden gebruikt in optische beeldvorming, afstandsmeting, diktemeting, instrumentkalibratie, het vormgeven van willekeurige golfvormen, radiofrequentiefotonica, communicatie op afstand, optische stealth en meer.
FIG. 4 Toepassingsscenario van een optische frequentiekam: de meting van het profiel van een hogesnelheidskogel als voorbeeld.
Geplaatst op: 19 december 2023