Que é un pente de frecuencia óptica modulador electro-óptico? Primeira parte

Un pente de frecuencia óptica é un espectro composto por unha serie de compoñentes de frecuencia espazados uniformemente no espectro, que poden ser xerados por láseres, resonadores oumoduladores electro-ópticos.Peites de frecuencia óptica xerados pormoduladores electro-ópticosposúen as características de alta frecuencia de repetición, intersecado interno e alta potencia, etc., moi utilizadas na calibración de instrumentos, na espectroscopia ou na física fundamental, e atraeron cada vez máis o interese dos investigadores nos últimos anos.

Recentemente, Alexandre Parriaux e outros da Universidade de Burgendi en Francia publicaron un artigo de revisión na revista Advances in Optics and Photonics, introducindo de forma sistemática os últimos avances na investigación e a aplicación dos peites de frecuencia óptica xerados pormodulación electro-óptica: Inclúe a introdución do pente de frecuencia óptica, o método e as características do pente de frecuencia óptica xerado pormodulador electro-óptico, e, finalmente, enumera os escenarios de aplicación demodulador electro-ópticopente de frecuencia óptica en detalle, incluíndo a aplicación de espectro de precisión, interferencia dobre pente óptico, calibración de instrumentos e xeración de formas de onda arbitrarias, e analiza o principio detrás de diferentes aplicacións.Finalmente, o autor dá a perspectiva da tecnoloxía de pente de frecuencia óptica do modulador electro-óptico.

01 Antecedentes

Fai 60 anos este mes que o doutor Maiman inventou o primeiro láser de rubí.Catro anos despois, Hargrove, Fock e Pollack dos Laboratorios Bell dos Estados Unidos foron os primeiros en informar do bloqueo de modo activo logrado nos láseres de helio-neón, o espectro de bloqueo de modo no dominio do tempo represéntase como unha emisión de pulso, no dominio da frecuencia hai unha serie de liñas curtas discretas e equidistantes, moi semellantes ao noso uso diario de peites, polo que chamamos a este espectro "peite de frecuencia óptica".Referido como "peite de frecuencia óptica".

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

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

Desde o descubrimento dos peites de frecuencia óptica, a maioría dos peites de frecuencia óptica producíronse usando láseres con bloqueo de modo.Nos láseres de modo bloqueado, utilízase unha cavidade cun tempo de ida e volta de τ para fixar a relación de fase entre modos lonxitudinais, para determinar a taxa de repetición do láser, que xeralmente pode ser de megahercios (MHz) a gigahercios. GHz).

O peite 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, a frecuencia óptica O peite xerado pola micro-cavidade é xeralmente de 10 gigahercios a 1 terahercio.Hai tres tipos comúns de microcavidades, microtúbulos, microesferas e microaneis.Usando efectos non lineais en fibras ópticas, como a dispersión de Brillouin ou a mestura de catro ondas, combinados con microcavidades, pódense producir peites de frecuencia óptica no rango de decenas de nanómetros.Ademais, tamén se poden xerar peites de frecuencia óptica empregando algúns moduladores acústico-ópticos.