02elektrooptisk modulatorogelektrooptisk modulationoptisk frekvenskam
Elektrooptisk effekt refererer til den effekt, hvorved et materiales brydningsindeks ændrer sig, når et elektrisk felt påføres. Der er to hovedtyper af elektrooptiske effekter. Den ene er den primære elektrooptiske effekt, også kendt som Pokels-effekten, som refererer til den lineære ændring af materialets brydningsindeks med det påførte elektriske felt. Den anden er den sekundære elektrooptiske effekt, også kendt som Kerr-effekten, hvor ændringen i materialets brydningsindeks er proportional med kvadratet af det elektriske felt. De fleste elektrooptiske modulatorer er baseret på Pokels-effekten. Ved hjælp af den elektrooptiske modulator kan vi modulere fasen af det indfaldende lys, og på basis af fasemodulationen kan vi gennem en bestemt konvertering også modulere lysets intensitet eller polarisering.
Der findes adskillige forskellige klassiske strukturer, som vist i figur 2. (a), (b) og (c) er alle enkeltmodulatorstrukturer med en simpel struktur, men linjebredden af den genererede optiske frekvenskam er begrænset af den elektrooptiske båndbredde. Hvis der kræves en optisk frekvenskam med høj repetitionsfrekvens, kræves to eller flere modulatorer i kaskade, som vist i figur 2(d)(e). Den sidste type struktur, der genererer en optisk frekvenskam, kaldes en elektrooptisk resonator, som er den elektrooptiske modulator placeret i resonatoren, eller resonatoren selv kan producere en elektrooptisk effekt, som vist i figur 3.
FIG. 2 Adskillige eksperimentelle apparater til generering af optiske frekvenskamme baseret påelektrooptiske modulatorer
FIG. 3 Strukturer af flere elektrooptiske hulrum
03 Egenskaber for optisk frekvenskam ved elektrooptisk modulation
Fordel et: justerbarhed
Da lyskilden er en justerbar bredspektret laser, og den elektrooptiske modulator også har en bestemt driftsfrekvensbåndbredde, er den elektrooptiske modulationsfrekvenskam også frekvensjusterbar. Ud over den justerbare frekvens, da modulatorens bølgeformgenerering er justerbar, er repetitionsfrekvensen af den resulterende optiske frekvenskam også justerbar. Dette er en fordel, som optiske frekvenskamme produceret af mode-låste lasere og mikroresonatorer ikke har.
Fordel to: gentagelsesfrekvens
Repetitionshastigheden er ikke kun fleksibel, men kan også opnås uden at ændre det eksperimentelle udstyr. Linjebredden for den elektrooptiske modulationsfrekvenskam svarer omtrent til modulationsbåndbredden, den generelle kommercielle elektrooptiske modulatorbåndbredde er 40 GHz, og repetitionsfrekvensen for den elektrooptiske modulationsfrekvenskam kan overstige den optiske frekvenskambåndbredde, der genereres af alle andre metoder undtagen mikroresonatoren (som kan nå 100 GHz).
Fordel 3: spektral formning
Sammenlignet med den optiske kam, der produceres på andre måder, bestemmes den optiske diskform af den elektrooptisk modulerede optiske kam af et antal frihedsgrader, såsom radiofrekvenssignal, biasspænding, indfaldende polarisering osv., som kan bruges til at styre intensiteten af forskellige kamme for at opnå formålet med spektral formning.
04 Anvendelse af elektrooptisk modulator optisk frekvenskam
I den praktiske anvendelse af elektrooptisk modulatoroptisk frekvenskam kan den opdeles i enkelt- og dobbeltkamspektre. Linjeafstanden for et enkeltkamspektrum er meget smal, så der kan opnås høj nøjagtighed. Samtidig er den elektrooptiske modulatoroptiske frekvenskam mindre og bedre justerbar sammenlignet med den optiske frekvenskam, der produceres af en mode-låst laser. Dobbeltkamspektrometeret produceres ved interferens af to kohærente enkeltkamme med lidt forskellige repetitionsfrekvenser, og forskellen i repetitionsfrekvens er linjeafstanden for det nye interferenskamspektrum. Optisk frekvenskamteknologi kan bruges til optisk billeddannelse, afstandsmåling, tykkelsesmåling, instrumentkalibrering, formning af vilkårlige bølgeformspektre, radiofrekvensfotonik, fjernkommunikation, optisk stealth og så videre.
FIG. 4 Anvendelsesscenarie for optisk frekvenskam: Tag måling af højhastighedskugleprofil som eksempel
Opslagstidspunkt: 19. dec. 2023