02elektro-optische modulatorEnelektro-optische modulatieoptische frequentiekam
Elektro-optisch effect verwijst naar het effect dat de brekingsindex van een materiaal verandert wanneer een elektrisch veld wordt aangelegd. Er zijn twee belangrijke soorten elektro-optische effecten: het eerste is het primaire elektro-optische effect, ook bekend als het Pokels-effect, dat verwijst naar de lineaire verandering van de materiaalbrekingsindex met het aangelegde elektrische veld. De andere is het secundaire elektro-optische effect, ook 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 de elektro-optische modulator kunnen we de fase van het invallende licht moduleren, en op basis van de fasemodulatie kunnen we via een bepaalde conversie ook de intensiteit of polarisatie van het licht moduleren.
Er zijn verschillende klassieke structuren, zoals weergegeven in figuur 2. (a), (b) en (c) zijn allemaal enkele modulatorstructuren met een eenvoudige structuur, maar de lijnbreedte van de gegenereerde optische frequentiekam wordt beperkt door de elektro-optische bandbreedte. Als een optische frequentiekam met hoge herhalingsfrequentie vereist is, zijn twee of meer modulators 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 de elektro-optische modulator die in de resonator is geplaatst, of de resonator zelf kan een elektro-optisch effect produceren, zoals weergegeven in figuur 3.
AFB. 2 Verschillende experimentele apparaten voor het genereren van optische frequentiekammen op basis vanelektro-optische modulatoren
AFB. 3 Structuren van verschillende elektro-optische holten
03 Elektro-optische modulatie optische frequentiekamkarakteristieken
Voordeel één: afstembaarheid
Omdat de lichtbron een afstembare breedspectrumlaser is en de elektro-optische modulator ook een bepaalde werkfrequentiebandbreedte heeft, is de optische frequentiekam voor elektro-optische modulatie ook in frequentie af te stemmen. Omdat de golfvormopwekking van de modulator afstembaar is, is naast de afstembare frequentie ook de herhalingsfrequentie van de resulterende optische frequentiekam afstembaar. Dit is een voordeel dat optische frequentiekammen geproduceerd door mode-locked lasers en microresonatoren niet hebben.
Voordeel twee: herhalingsfrequentie
De herhalingssnelheid is niet alleen flexibel, maar kan ook worden bereikt zonder de experimentele apparatuur te veranderen. De lijnbreedte van de optische frequentiekam voor elektro-optische modulatie is ongeveer gelijk aan de modulatiebandbreedte, de algemene commerciële elektro-optische modulatorbandbreedte is 40 GHz, en de herhalingsfrequentie van de optische frequentiekam voor elektro-optische modulatie kan de gegenereerde bandbreedte van de optische frequentiekam overschrijden door alle andere methoden behalve de microresonator (die 100 GHz kan bereiken).
Voordeel 3: spectrale vormgeving
Vergeleken met de optische kam die op andere manieren wordt geproduceerd, wordt de optische schijfvorm van de elektro-optisch gemoduleerde optische kam bepaald door een aantal vrijheidsgraden, zoals radiofrequentiesignaal, voorspanning, invallende polarisatie, enz., die kunnen worden gebruikt om de intensiteit van verschillende kammen te regelen om het doel van spectrale vormgeving te bereiken.
04 Toepassing van elektro-optische modulator optische frequentiekam
Bij de praktische toepassing van de optische frequentiekam van de elektro-optische modulator kan deze worden onderverdeeld in enkele en dubbele kamspectra. De lijnafstand van een spectrum met enkele kam is erg smal, waardoor een hoge nauwkeurigheid kan worden bereikt. Tegelijkertijd is het apparaat van de optische frequentiekam van de elektro-optische modulator, vergeleken met de optische frequentiekam geproduceerd door mode-locked laser, kleiner en beter afstembaar. De dubbele kamspectrometer wordt geproduceerd door de interferentie van twee coherente enkele kammen met enigszins verschillende herhalingsfrequenties, en het verschil in herhalingsfrequentie is de lijnafstand van het nieuwe interferentiekamspectrum. Optische frequentiekamtechnologie kan worden gebruikt bij optische beeldvorming, bereikmeting, diktemeting, instrumentkalibratie, willekeurige golfvormspectrumvorming, radiofrequentiefotonica, communicatie op afstand, optische stealth enzovoort.
AFB. 4 Toepassingsscenario van optische frequentiekam: Als voorbeeld wordt de meting van het hogesnelheidskogelprofiel genomen
Posttijd: 19 december 2023