Novos avanços no modulador de LiNbO3

Novos avanços emModulador LiNbO3
Recentemente, pesquisadores chineses publicaram uma patente de invenção fundamental sobre a tecnologia de travamento de frequência de laser PDH. Trata-se de um sistema de travamento de frequência de laser PDH baseado em um SOA (Amplificador Óptico Semicondutor) não linear para gerar bandas laterais. Esta patente visa solucionar diversos problemas críticos no sistema tradicional de travamento de frequência de laser PDH (Pound-Drever-Hall) devido ao uso de niobato de lítio (modulador LiNbO3) e outros.modulador eletro-óptico.
1. Os principais problemas da solução tradicional incluem:
1.1 Alto custo e estrutura complexa: Os moduladores eletro-ópticos tradicionais requerem circuitos complexos de acionamento e polarização de RF.
1.2 Sensibilidade ambiental: Sensível a alterações de temperatura e estresse, propenso a anormalidades no estado de polarização.
1.3 Efeito de modulação de amplitude residual (RAM): Isso causa o viés CC do sinal de erro, levando à deriva do ponto de travamento do laser e afetando seriamente a estabilidade a longo prazo do sistema.
2. A solução inovadora proposta pela equipe de pesquisa é:
Abandonar completamente o modulador eletro-óptico tradicional e adotar um projeto colaborativo deamplificador óptico semicondutor(Amplificador SOA) combinado com deslocadores de frequência acusto-ópticos de caminho duplo. O princípio de funcionamento específico é o seguinte: após a divisão do laser de semente, sua frequência é deslocada com precisão por dois deslocadores de frequência acusto-ópticos de caminho duplo, gerando uma diferença de frequência. Em seguida, os dois caminhos de luz são combinados e injetados no amplificador SOA no estado de saturação de ganho. Ao utilizar efeitos não lineares, como a mistura de quatro ondas (FWM), oAmplificador SOA, os sinais de múltiplas bandas laterais necessários para o bloqueio de frequência PDH são gerados de forma eficiente.
3. Essa tecnologia traz as seguintes vantagens disruptivas de desempenho:
3.1 Superando o problema de RAM e alcançando estabilidade de longo prazo ultra-alta: O dispositivo amplificador SOA (geralmente em um pacote borboleta) integra controle de temperatura e é extremamente insensível a perturbações ambientais, evitando o problema de RAM do mecanismo físico e alcançando precisão de travamento do comprimento da cavidade melhor que 5×10⁻¹¹/dia.
3.2 Correspondência precisa das bandas laterais, melhoria significativa na relação sinal-ruído: Controlando independentemente a quantidade de deslocamento dos dois deslocadores de frequência acusto-ópticos de caminho duplo (100 MHz – 200 MHz) por meio de dois osciladores controlados por tensão (VCO), o intervalo de frequência das bandas laterais geradas pode ser perfeitamente correspondido com a faixa espectral livre (FSR) da cavidade de referência, melhorando assim consideravelmente a relação sinal-ruído do sinal de erro.
3.3 Redução de custos e melhoria da eficiência, propiciando a miniaturização do sistema: Sem o modulador eletro-óptico dispendioso e circuitos complexos, o amplificador óptico SOA requer apenas um acionamento de corrente simples, tornando todo o sistema mais compacto, de menor custo e mais adequado para aplicações de campo externo a laser de alta precisão e miniaturização.
3.4 As amplas perspectivas de aplicação e a demanda de mercado desta tecnologia incluem:
Relógios ópticos espaciais e veiculares: Suas características de imunidade a interferências atendem perfeitamente aos requisitos das áreas aeroespacial e de veículos não tripulados.
Gravímetros quânticos e interferômetros atômicos frios: podem ser usados ​​para exploração geológica de alta precisão e navegação subaquática.
Sensoriamento por fibra óptica de alta ordem e radar de matriz faseada coerente (LiDAR): Podem fornecer fontes de luz de referência extremamente estreitas e sem deriva.
Em consonância com a tendência da segunda revolução quântica global e a miniaturização de sensores quânticos, a demanda de mercado por módulos laser autônomos, controláveis, de baixo custo e com frequência estabilizada aumentou drasticamente, e esta tecnologia patenteada atende precisamente a essa tendência de mercado.