Šta je češalj optičke frekvencije elektro-optičkog modulatora? Prvi dio

Optički frekventni češalj je spektar sastavljen od niza ravnomjerno raspoređenih frekvencijskih komponenti na spektru, koji se mogu generirati pomoću lasera, rezonatora ilielektrooptički modulatori.Optički frekvencijski češljevi generirani odelektro-optički modulatoriimaju karakteristike visoke frekvencije ponavljanja, unutrašnjeg međusobnog sušenja i velike snage, itd., koje se široko koriste u kalibraciji instrumenata, spektroskopiji ili fundamentalnoj fizici, a posljednjih godina privlače sve veći interes istraživača.

Nedavno su Alexandre Parriaux i drugi sa Univerziteta Burgendi u Francuskoj objavili pregledni rad u časopisu Advances in Optics and Photonics, sistematski uvodeći najnoviji napredak istraživanja i primjenu češlja optičkih frekvencija koje generišeelektrooptička modulacija: Uključuje uvođenje optičkog frekventnog češlja, metode i karakteristike češlja optičke frekvencije generiranogelektro-optički modulator, i na kraju nabraja scenarije aplikacijeelektro-optički modulatoroptički frekventni češalj u detalje, uključujući primenu preciznog spektra, dvostruku optičku interferenciju, kalibraciju instrumenta i proizvoljno generisanje talasnog oblika, i raspravlja o principu iza različitih primena.Na kraju, autor daje perspektivu tehnologije optičkog češlja za elektrooptički modulator.

01 Pozadina

Bilo je prije 60 godina ovog mjeseca kada je dr. Maiman izumio prvi rubin laser.Četiri godine kasnije, Hargrove, Fock i Pollack iz Bell Laboratories u Sjedinjenim Državama bili su prvi koji su prijavili aktivno zaključavanje modova postignuto u helijum-neonskim laserima, laserski spektar za zaključavanje moda u vremenskoj domeni predstavljen je kao impulsna emisija, u frekvencijskom domenu je niz diskretnih i jednako udaljenih kratkih linija, vrlo sličnih našoj svakodnevnoj upotrebi češlja, pa ovaj spektar nazivamo „češalj optičke frekvencije“.Naziva se "češalj optičke frekvencije".

Zbog dobrih mogućnosti primjene optičkog češlja, Nobelova nagrada za fiziku 2005. godine dodijeljena je Hanšu i Hallu, koji su napravili pionirski rad na tehnologiji optičkog češlja, od tada je razvoj optičkog češlja dostigao novu fazu.Budući da različite primjene imaju različite zahtjeve za optičke češljeve, kao što su snaga, razmak između linija i središnja valna dužina, to je dovelo do potrebe za korištenjem različitih eksperimentalnih sredstava za generiranje optičkih češlja, kao što su laseri s zaključavanjem moda, mikro-rezonatori i elektrooptički modulator.

Fig.1 Spektar vremenskog domena i spektar frekvencijskog domena optičkog frekventnog češlja
Izvor slike: češljevi sa elektro-optičkim frekvencijama

Od otkrića češlja sa optičkom frekvencijom, većina češlja optičke frekvencije proizvedena je pomoću lasera sa zaključavanjem moda.U laserima sa zaključavanjem moda, šupljina s povratnim vremenom τ se koristi za fiksiranje faznog odnosa između longitudinalnih modova, kako bi se odredila stopa ponavljanja lasera, koja općenito može biti od megaherca (MHz) do gigaherca ( GHz).

Optički frekventni češalj koji generiše mikrorezonator zasniva se na nelinearnim efektima, a vrijeme povratnog puta određeno je dužinom mikrošupljine, jer je dužina mikrošupljine općenito manja od 1 mm, optička frekvencija češalj koji stvara mikro šupljina je općenito 10 gigaherca do 1 teraherca.Postoje tri uobičajena tipa mikrošupljina, mikrotubule, mikrosfere i mikroprstenovi.Koristeći nelinearne efekte u optičkim vlaknima, kao što je Brillouinovo raspršivanje ili četverovalno miješanje, u kombinaciji s mikrošupljinama, mogu se proizvesti češljevi optičkih frekvencija u rasponu od desetina nanometara.Osim toga, optički frekventni češljevi se također mogu generirati korištenjem nekih akusto-optičkih modulatora.