Een optische frequentiekam is een spectrum dat is samengesteld uit een reeks gelijkmatig verdeelde frequentiecomponenten op het spectrum, die kunnen worden gegenereerd door mode-locked lasers, resonatoren ofelektro-optische modulatorenOptische frequentiekammen gegenereerd doorelektro-optische modulatorenhebben kenmerken zoals een hoge herhalingsfrequentie, interne droging en hoog vermogen, enz. en worden veel gebruikt bij de kalibratie van instrumenten, spectroscopie of fundamentele natuurkunde. Ze hebben de afgelopen jaren steeds meer de interesse van onderzoekers gewekt.
Onlangs hebben Alexandre Parriaux en anderen van de Universiteit van Burgendi in Frankrijk een overzichtsartikel gepubliceerd in het tijdschrift Advances in Optics and Photonics, waarin ze systematisch de nieuwste onderzoeksvoortgang en de toepassing van optische frequentiekammen, gegenereerd doorelektro-optische modulatie:Het omvat de introductie van optische frequentiekam, de methode en kenmerken van optische frequentiekam gegenereerd doorelektro-optische modulatoren somt ten slotte de toepassingsscenario's op vanelektro-optische modulatorDe auteur beschrijft de optische frequentiekam in detail, inclusief de toepassing van precisiespectrum, interferentie met dubbele optische kammen, instrumentkalibratie en het genereren van willekeurige golfvormen, en bespreekt de principes achter verschillende toepassingen. Tot slot schetst de auteur de mogelijkheden voor optische frequentiekamtechnologie met elektro-optische modulatoren.
01 Achtergrond
Het is deze maand 60 jaar geleden dat Dr. Maiman de eerste robijnlaser uitvond. Vier jaar later waren Hargrove, Fock en Pollack van Bell Laboratories in de Verenigde Staten de eersten die melding maakten van de actieve mode-locking die bereikt werd in helium-neonlasers. Het spectrum van de mode-locking laser in het tijdsdomein wordt weergegeven als een pulsemissie, in het frequentiedomein als een reeks discrete en equidistante korte lijnen, zeer vergelijkbaar met ons dagelijks gebruik van kammen. Daarom noemen we dit spectrum "optische frequentiekam". Ook wel "optische frequentiekam" genoemd.
Vanwege de goede toepassingsmogelijkheden van optische kammen werd in 2005 de Nobelprijs voor Natuurkunde toegekend aan Hansch en Hall, die baanbrekend werk verrichtten op het gebied van optische kamtechnologie. Sindsdien heeft de ontwikkeling van optische kammen een nieuw stadium bereikt. Omdat verschillende toepassingen verschillende eisen stellen aan optische kammen, zoals vermogen, lijnafstand en centrale golflengte, heeft dit geleid tot de noodzaak om verschillende experimentele methoden te gebruiken om optische kammen te genereren, zoals mode-locked lasers, microresonatoren en elektro-optische modulatoren.
FIG. 1 Tijdsdomeinspectrum en frequentiedomeinspectrum van optische frequentiekam
Beeldbron: Elektro-optische frequentiekammen
Sinds de ontdekking van optische frequentiekammen zijn de meeste optische frequentiekammen geproduceerd met behulp van mode-locked lasers. Bij mode-locked lasers wordt een holte met een retourtijd van τ gebruikt om de faserelatie tussen longitudinale modi te bepalen, om zo de herhalingsfrequentie van de laser te bepalen, die over het algemeen kan variëren van megahertz (MHz) tot gigahertz (GHz).
De optische frequentiekam die door de microresonator wordt gegenereerd, is gebaseerd op niet-lineaire effecten. De retourtijd wordt bepaald door de lengte van de microcaviteit. Omdat de lengte van de microcaviteit doorgaans minder dan 1 mm bedraagt, ligt de door de microcaviteit gegenereerde optische frequentiekam doorgaans tussen 10 gigahertz en 1 terahertz. Er zijn drie veelvoorkomende typen microcaviteiten: microtubuli, microbolletjes en microringen. Door gebruik te maken van niet-lineaire effecten in optische vezels, zoals Brillouin-verstrooiing of viergolfmenging, in combinatie met microcaviteiten, kunnen optische frequentiekammen in het bereik van tientallen nanometers worden geproduceerd. Daarnaast kunnen optische frequentiekammen ook worden gegenereerd met behulp van sommige akoestisch-optische modulatoren.
Plaatsingstijd: 18-12-2023