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 hoofdtypen elektro-optisch effect: het primaire elektro-optische effect, ook wel bekend als het Pokels-effect, dat verwijst naar de lineaire verandering van de brekingsindex van het materiaal met het aangelegde elektrische veld. Het andere is 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 de elektro-optische modulator kunnen we de fase van het invallende licht moduleren, en op basis van de fasemodulatie, via een bepaalde omzetting, kunnen we 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 enkelvoudige 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 een hoge herhalingsfrequentie nodig 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 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.
FIG. 2 Verschillende experimentele apparaten voor het genereren van optische frequentiekammen op basis vanelektro-optische modulatoren
FIG. 3 Structuren van verschillende elektro-optische holtes
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 frequentieafstembaar. Naast de afstembare frequentie is, omdat de golfvormgeneratie van de modulator afstembaar is, 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 herhalingsfrequentie is niet alleen flexibel, maar kan ook worden bereikt zonder de experimentele apparatuur te veranderen. De lijnbreedte van de optische frequentiekam met elektro-optische modulatie is ongeveer gelijk aan de modulatiebandbreedte. De bandbreedte van de gangbare commerciële elektro-optische modulator is 40 GHz, en de herhalingsfrequentie van de optische frequentiekam met elektro-optische modulatie kan de bandbreedte van de optische frequentiekam die door alle andere methoden wordt gegenereerd, behalve de microresonator (die 100 GHz kan bereiken), overschrijden.
Voordeel 3: spectrale vormgeving
Vergeleken met de optische kam die op andere manieren wordt geproduceerd, wordt de vorm van de optische schijf 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
In de praktische toepassing van de optische frequentiekam van een elektro-optische modulator kan deze worden onderverdeeld in spectra met een enkele en een dubbele kam. De lijnafstand van een spectrum met een enkele kam is zeer smal, waardoor een hoge nauwkeurigheid kan worden bereikt. Tegelijkertijd is de optische frequentiekam van een elektro-optische modulator kleiner en beter afstembaar dan de optische frequentiekam die wordt geproduceerd door een mode-locked laser. De spectrometer met een dubbele kam wordt geproduceerd door de interferentie van twee coherente enkele kammen met licht verschillende herhalingsfrequenties, en het verschil in herhalingsfrequentie is de lijnafstand van het nieuwe interferentiekamspectrum. Optische frequentiekamtechnologie kan worden gebruikt voor optische beeldvorming, afstandsbepaling, diktemeting, instrumentkalibratie, spectrumvorming met willekeurige golfvormen, radiofrequentiefotonica, communicatie op afstand, optische stealth, enzovoort.
FIG. 4 Toepassingsscenario van de optische frequentiekam: het meten van het profiel van een hogesnelheidskogel als voorbeeld nemen
Plaatsingstijd: 19-12-2023