02elektrooptisk modulatorogelektrooptisk moduleringoptisk frekvenskam
Elektrooptisk effekt refererer til effekten av at brytningsindeksen til et materiale endres når et elektrisk felt påføres. Det finnes to hovedtyper elektrooptiske effekter. Den ene er den primære elektrooptiske effekten, også kjent som Pokels-effekten, som refererer til den lineære endringen av materialets brytningsindeks med det påførte elektriske feltet. Den andre er den sekundære elektrooptiske effekten, også kjent som Kerr-effekten, der endringen i materialets brytningsindeks er proporsjonal med kvadratet av det elektriske feltet. De fleste elektrooptiske modulatorer er basert på Pokels-effekten. Ved å bruke den elektrooptiske modulatoren kan vi modulere fasen til det innfallende lyset, og basert på fasemodulasjonen kan vi gjennom en viss konvertering også modulere intensiteten eller polarisasjonen til lyset.
Det finnes flere forskjellige klassiske strukturer, som vist i figur 2. (a), (b) og (c) er alle enkeltmodulatorstrukturer med enkel struktur, men linjebredden til den genererte optiske frekvenskammen er begrenset av den elektrooptiske båndbredden. Hvis en optisk frekvenskam med høy repetisjonsfrekvens er nødvendig, kreves to eller flere modulatorer i kaskade, som vist i figur 2(d)(e). Den siste typen struktur som genererer en optisk frekvenskam kalles en elektrooptisk resonator, som er den elektrooptiske modulatoren plassert i resonatoren, eller resonatoren selv kan produsere en elektrooptisk effekt, som vist i figur 3.
FIG. 2 Flere eksperimentelle enheter for å generere optiske frekvenskammer basert påelektrooptiske modulatorer
FIG. 3 Strukturer av flere elektrooptiske hulrom
03 Egenskaper for optisk frekvenskam for elektrooptisk modulering
Fordel én: justerbarhet
Siden lyskilden er en avstembar bredspektret laser, og den elektrooptiske modulatoren også har en viss driftsfrekvensbåndbredde, er den elektrooptiske modulasjonsfrekvenskammen også frekvensavstembar. I tillegg til den avstembare frekvensen, siden bølgeformgenereringen til modulatoren er avstembar, er også repetisjonsfrekvensen til den resulterende optiske frekvenskammen avstembar. Dette er en fordel som optiske frekvenskammer produsert av moduslåste lasere og mikroresonatorer ikke har.
Fordel to: repetisjonsfrekvens
Repetisjonsfrekvensen er ikke bare fleksibel, men kan også oppnås uten å endre det eksperimentelle utstyret. Linjebredden til den elektrooptiske modulasjonsfrekvenskammen tilsvarer omtrent modulasjonsbåndbredden, den generelle kommersielle båndbredden til den elektrooptiske modulatoren er 40 GHz, og repetisjonsfrekvensen til den elektrooptiske modulasjonsfrekvenskammen kan overstige den optiske frekvenskammens båndbredde generert av alle andre metoder unntatt mikroresonatoren (som kan nå 100 GHz).
Fordel 3: spektral forming
Sammenlignet med den optiske kammen produsert på andre måter, bestemmes den optiske skiveformen til den elektrooptiske modulerte optiske kammen av en rekke frihetsgrader, for eksempel radiofrekvenssignal, biasspenning, innfallende polarisering, etc., som kan brukes til å kontrollere intensiteten til forskjellige kammer for å oppnå formålet med spektralforming.
04 Bruk av elektrooptisk modulator optisk frekvenskam
I den praktiske anvendelsen av elektrooptisk modulatoroptisk frekvenskam kan den deles inn i enkelt- og dobbeltkamspektre. Linjeavstanden til et enkeltkamspektrum er svært smal, slik at høy nøyaktighet kan oppnås. Samtidig, sammenlignet med den optiske frekvenskammen produsert av moduslåst laser, er enheten med elektrooptisk modulatoroptisk frekvenskam mindre og bedre avstembar. Dobbeltkamspektrometeret produseres ved interferens av to koherente enkeltkammer med litt forskjellige repetisjonsfrekvenser, og forskjellen i repetisjonsfrekvens er linjeavstanden til det nye interferenskamspekteret. Optisk frekvenskamteknologi kan brukes i optisk avbildning, avstandsmåling, tykkelsesmåling, instrumentkalibrering, forming av vilkårlig bølgeformspektrum, radiofrekvensfotonikk, fjernkommunikasjon, optisk stealth og så videre.
FIG. 4 Bruksscenario for optisk frekvenskam: Tar måling av høyhastighetskuleprofil som et eksempel
Publisert: 19. desember 2023