Ano ang isang electro-optic modulator optical frequency comb? Unang Bahagi

Ang optical frequency comb ay isang spectrum na binubuo ng isang serye ng mga pantay na espasyong bahagi ng frequency sa spectrum, na maaaring mabuo ng mga mode-locked laser, resonator, omga electro-optical modulatorMga optical frequency comb na nabuo ngmga electro-optic modulatormay mga katangian ng mataas na dalas ng pag-uulit, panloob na pagpapatuyo at mataas na lakas, atbp., na malawakang ginagamit sa pagkakalibrate ng instrumento, spectroscopy, o pundamental na pisika, at nakakaakit ng mas maraming interes ng mga mananaliksik nitong mga nakaraang taon.

Kamakailan lamang, naglathala sina Alexandre Parriaux at ang iba pa mula sa University of Burgendi sa France ng isang papel sa pagsusuri sa journal na Advances in Optics and Photonics, na sistematikong nagpapakilala sa pinakabagong pag-unlad ng pananaliksik at aplikasyon ng mga optical frequency comb na nabuo ngmodulasyong elektro-optikalKabilang dito ang pagpapakilala ng optical frequency comb, ang pamamaraan at mga katangian ng optical frequency comb na nalikha ngmodulator na elektro-optiko, at sa wakas ay inililista ang mga senaryo ng aplikasyon ngmodulator na elektro-optikoDetalyadong tinalakay ang optical frequency comb, kabilang ang aplikasyon ng precision spectrum, double optical comb interference, instrument calibration at arbitrary waveform generation, at tinatalakay ang prinsipyo sa likod ng iba't ibang aplikasyon. Panghuli, ibinibigay ng may-akda ang posibilidad ng teknolohiya ng electro-optic modulator optical frequency comb.

01 Kaligiran

Animnapung taon na ang nakalilipas ngayong buwan nang naimbento ni Dr. Maiman ang unang ruby ​​laser. Pagkalipas ng apat na taon, sina Hargrove, Fock at Pollack ng Bell Laboratories sa Estados Unidos ang unang nag-ulat ng aktibong mode-locking na nakamit sa mga helium-neon laser, ang mode-locking laser spectrum sa time domain ay kinakatawan bilang isang pulse emission, sa frequency domain ay isang serye ng mga hiwalay at pantay na distansya na maiikling linya, na halos kapareho ng ating pang-araw-araw na paggamit ng mga suklay, kaya tinatawag natin ang spectrum na ito na "optical frequency comb". Tinutukoy bilang "optic frequency comb".

Dahil sa magandang posibilidad ng aplikasyon ng optical comb, ang Nobel Prize sa Physics noong 2005 ay iginawad kina Hansch at Hall, na gumawa ng pangunguna sa teknolohiya ng optical comb, at mula noon, ang pag-unlad ng optical comb ay umabot sa isang bagong yugto. Dahil ang iba't ibang aplikasyon ay may iba't ibang pangangailangan para sa mga optical comb, tulad ng power, line spacing at central wavelength, humantong ito sa pangangailangang gumamit ng iba't ibang eksperimental na paraan upang makabuo ng mga optical comb, tulad ng mga mode-locked laser, micro-resonator at electro-optical modulator.

FIG. 1 Spectrum ng time domain at spectrum ng frequency domain ng optical frequency comb
Pinagmulan ng larawan: Mga electro-optic frequency comb

Simula nang matuklasan ang mga optical frequency comb, karamihan sa mga optical frequency comb ay ginawa gamit ang mga mode-locked laser. Sa mga mode-locked laser, isang cavity na may round-trip time na τ ang ginagamit upang ayusin ang phase relationship sa pagitan ng mga longitudinal mode, upang matukoy ang repetition rate ng laser, na karaniwang maaaring mula megahertz (MHz) hanggang gigahertz (GHz).

Ang optical frequency comb na nalilikha ng micro-resonator ay batay sa mga nonlinear effect, at ang round-trip time ay tinutukoy ng haba ng micro-cavity. Dahil ang haba ng micro-cavity ay karaniwang mas mababa sa 1mm, ang optical frequency comb na nalilikha ng micro-cavity ay karaniwang 10 gigahertz hanggang 1 terahertz. Mayroong tatlong karaniwang uri ng microcavities, microtubule, microsphere, at microrings. Gamit ang mga nonlinear effect sa mga optical fiber, tulad ng Brillouin scattering o four-wave mixing, na sinamahan ng mga microcavity, maaaring magawa ang mga optical frequency comb na nasa sampu-sampung nanometer ang saklaw. Bukod pa rito, maaari ring makabuo ng mga optical frequency comb gamit ang ilang acousto-optic modulator.