Een optische frequentiekam is een spectrum dat bestaat uit een reeks gelijkmatig verdeelde frequentiecomponenten, die kunnen worden gegenereerd door mode-locked lasers, resonatoren ofelektro-optische modulatorenOptische frequentiekammen gegenereerd doorelektro-optische modulatorenZe hebben de kenmerken van een hoge herhalingsfrequentie, interne tussendroging en hoog vermogen, enz., en worden veel gebruikt bij instrumentkalibratie, spectroscopie of fundamentele natuurkunde, waardoor ze de laatste jaren steeds meer de interesse van onderzoekers hebben gewekt.
Onlangs publiceerden Alexandre Parriaux en anderen van de Universiteit van Burgendi in Frankrijk een overzichtsartikel in het tijdschrift Advances in Optics and Photonics, waarin ze systematisch de nieuwste onderzoeksresultaten en toepassingen van optische frequentiekammen, gegenereerd door optische frequentiekammen, introduceerden.elektro-optische modulatieHet omvat de introductie van de optische frequentiekam, de methode en de kenmerken van de optische frequentiekam die wordt gegenereerd doorelektro-optische modulatoren somt ten slotte de toepassingsscenario's op vanelektro-optische modulatorDit artikel beschrijft in detail de optische frequentiekam, inclusief de toepassing van precisiespectra, dubbele optische kaminterferentie, instrumentkalibratie en het genereren van willekeurige golfvormen, en bespreekt het principe achter verschillende toepassingen. Tot slot schetst de auteur de toekomstperspectieven van de elektro-optische modulator optische frequentiekamtechnologie.
01 Achtergrond
Deze maand is het 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 rapporteerden over actieve mode-locking in helium-neonlasers. Het spectrum van een mode-lockinglaser wordt in het tijdsdomein weergegeven als een pulsemissie, en in het frequentiedomein als een reeks discrete en equidistante korte lijnen, vergelijkbaar met de kammen die we dagelijks gebruiken. Daarom noemen we dit spectrum een "optische frequentiekam".
Vanwege de goede toepassingsmogelijkheden van optische kammen werd de Nobelprijs voor de Natuurkunde in 2005 toegekend aan Hansch en Hall, die baanbrekend werk verrichtten op het gebied van optische kamtechnologie. Sindsdien heeft de ontwikkeling van optische kammen een nieuwe fase bereikt. Omdat verschillende toepassingen verschillende eisen stellen aan optische kammen, zoals vermogen, lijnafstand en centrale golflengte, is er behoefte ontstaan aan verschillende experimentele methoden om optische kammen te genereren, zoals mode-locked lasers, microresonatoren en elektro-optische modulatoren.
FIG. 1 Tijdsdomeinspectrum en frequentiedomeinspectrum van een optische frequentiekam
Afbeeldingbron: Elektro-optische frequentiekammen
Sinds de ontdekking van optische frequentiekammen worden de meeste optische frequentiekammen geproduceerd met behulp van mode-locked lasers. In mode-locked lasers wordt een resonator met een rondlooptijd τ gebruikt om de faseverhouding tussen longitudinale modi vast te leggen, zodat de herhalingsfrequentie van de laser kan worden bepaald, die over het algemeen van megahertz (MHz) tot gigahertz (GHz) kan variëren.
De optische frequentiekam die door de microresonator wordt gegenereerd, is gebaseerd op niet-lineaire effecten. De rondlooptijd wordt bepaald door de lengte van de microholte. Omdat de lengte van een microholte doorgaans minder dan 1 mm is, ligt de frequentie van de optische frequentiekam die door een microholte wordt gegenereerd meestal tussen de 10 gigahertz en 1 terahertz. Er zijn drie veelvoorkomende typen microholtes: microtubuli, microsferen en microringen. Door gebruik te maken van niet-lineaire effecten in optische vezels, zoals Brillouin-verstrooiing of viergolfmenging, in combinatie met microholtes, kunnen optische frequentiekammen in het bereik van tientallen nanometers worden geproduceerd. Daarnaast kunnen optische frequentiekammen ook worden gegenereerd met behulp van bepaalde akoestisch-optische modulatoren.
Geplaatst op: 18 december 2023