Que é un pente de frecuencia óptica do modulador electro-óptico? Parte primeira

Un pente de frecuencia óptica é un espectro composto por unha serie de compoñentes de frecuencia espaciados uniformemente no espectro, que poden ser xerados por láseres, resoadores ou resoadoresModuladores electro-ópticos. Peites de frecuencia óptica xerados porModuladores electro-ópticosTer as características de alta frecuencia de repetición, interdilo interno e alta potencia, etc., que son moi utilizados na calibración de instrumentos, espectroscopia ou física fundamental e atraeu cada vez máis o interese dos investigadores nos últimos anos.

Recentemente, Alexandre Parriaux e outros da Universidade de Burgendi en Francia publicaron un traballo de revisión na revista Avances en óptica e fotónica, introducindo sistematicamente o último progreso e aplicación da investigación de peites de frecuencia óptica xerados porModulación electro-óptica: Inclúe a introdución de pente de frecuencia óptica, o método e as características do pente de frecuencia óptica xerado porModulador electro-ópticoe finalmente enumera os escenarios de aplicación deModulador electro-ópticoPente de frecuencia óptica en detalle, incluída a aplicación de espectro de precisión, interferencia de pente óptico dobre, calibración de instrumentos e xeración de forma de onda arbitraria, e discute o principio detrás de diferentes aplicacións. Finalmente, o autor ofrece a perspectiva da tecnoloxía de pente de frecuencia óptica do modulador electro-óptico.

01 Antecedentes

Hai 60 anos este mes que o doutor Maiman inventou o primeiro láser Ruby. Catro anos despois, Hargrove, Fock e Pollack dos laboratorios Bell nos Estados Unidos foron os primeiros en informar do bloqueo de modo activo acadado nos láseres de helio-neón, o espectro láser que bloquea o modo en dominio temporal está representado como unha emisión de pulso, no dominio de frecuencia que chamamos unha serie de frecuencias discretas e equidistantes. Denominado "pente de frecuencia óptica".

Debido á boa perspectiva de aplicación de pente óptico, o Premio Nobel de Física en 2005 foi concedido a Hansch e Hall, que fixeron un traballo pioneiro na tecnoloxía de pente óptico, desde entón, o desenvolvemento de pente óptico alcanzou unha nova etapa. Debido a que diferentes aplicacións teñen diferentes requisitos para peites ópticos, como potencia, espazo entre liñas e lonxitude de onda central, isto levou á necesidade de usar diferentes medios experimentais para xerar peites ópticos, como láseres bloqueados a modo, micro-resonadores e modulador electro-óptico.

Fig. 1 espectro de dominio de tempo e espectro de dominio de frecuencia de pente de frecuencia óptica
Fonte da imaxe: peites de frecuencia electro-óptica

Desde o descubrimento de peites de frecuencia óptica, a maioría dos peites de frecuencia óptica producíronse usando láseres bloqueados ao modo. En láseres bloqueados a modo, úsase unha cavidade cun tempo de ira de τ para fixar a relación de fase entre os modos lonxitudinais, para determinar a taxa de repetición do láser, que normalmente pode ser de megahertz (MHz) a gigahertz (GHz).

O pente de frecuencia óptica xerado polo micro-resonador baséase en efectos non lineais, e o tempo de ida e volta está determinado pola lonxitude da micro-cavidade, porque a lonxitude da micro-cavidade é xeralmente inferior a 1 mm, o pente de frecuencia óptica xerado pola micro-cavidade é xeralmente de 10 gigahertz a 1 terahertz. Hai tres tipos comúns de microcavidades, microtúbulos, microsferas e microramentos. Usando efectos non lineais en fibras ópticas, como a dispersión de Brillouin ou a mestura de catro ondas, combinadas con microcavidades, pódense producir peites de frecuencia óptica nas decenas do rango de nanómetros. Ademais, os peites de frecuencia óptica tamén se poden xerar empregando algúns moduladores acousto-ópticos.