02modulador eletro-ópticoemodulação eletro-ópticapente de frequência óptica
O efeito eletro-óptico refere-se à alteração do índice de refração de um material quando submetido a um campo elétrico. Existem dois tipos principais de efeito eletro-óptico: o efeito eletro-óptico primário, também conhecido como efeito Pokels, que se refere à variação linear do índice de refração do material com a aplicação de um campo elétrico; e o efeito eletro-óptico secundário, também conhecido como efeito Kerr, no qual a variação do índice de refração do material é proporcional ao quadrado do campo elétrico. A maioria dos moduladores eletro-ópticos baseia-se no efeito Pokels. Utilizando um modulador eletro-óptico, podemos modular a fase da luz incidente e, com base nessa modulação de fase, por meio de uma determinada conversão, também podemos modular a intensidade ou a polarização da luz.
Existem diversas estruturas clássicas diferentes, como mostrado na Figura 2. (a), (b) e (c) são todas estruturas de modulador único com estrutura simples, mas a largura de linha do pente de frequências ópticas gerado é limitada pela largura de banda eletro-óptica. Se for necessário um pente de frequências ópticas com alta frequência de repetição, dois ou mais moduladores são necessários em cascata, como mostrado na Figura 2(d)(e). O último tipo de estrutura que gera um pente de frequências ópticas é chamado de ressonador eletro-óptico, que consiste em um modulador eletro-óptico colocado dentro do ressonador, ou o próprio ressonador pode produzir um efeito eletro-óptico, como mostrado na Figura 3.
FIG. 2 Vários dispositivos experimentais para geração de pentes de frequência óptica baseados emmoduladores eletro-ópticos
FIG. 3 Estruturas de diversas cavidades eletro-ópticas
03 Características do pente de frequência óptica de modulação eletro-óptica
Vantagem um: capacidade de ajuste
Como a fonte de luz é um laser de amplo espectro sintonizável e o modulador eletro-óptico também possui uma determinada largura de banda de frequência operacional, o pente de frequências ópticas resultante da modulação eletro-óptica também apresenta frequência sintonizável. Além da frequência sintonizável, como a geração da forma de onda pelo modulador é ajustável, a frequência de repetição do pente de frequências ópticas resultante também é ajustável. Essa é uma vantagem que os pentes de frequências ópticas produzidos por lasers de modo travado e microrressonadores não possuem.
Segunda vantagem: frequência de repetição
A taxa de repetição não só é flexível, como também pode ser alcançada sem alterar o equipamento experimental. A largura de linha do pente de frequências ópticas de modulação eletro-óptica é aproximadamente equivalente à largura de banda de modulação; a largura de banda de um modulador eletro-óptico comercial comum é de 40 GHz, e a frequência de repetição do pente de frequências ópticas de modulação eletro-óptica pode exceder a largura de banda do pente de frequências ópticas gerado por todos os outros métodos, exceto o microrressonador (que pode atingir 100 GHz).
Vantagem 3: modelagem espectral
Em comparação com o pente óptico produzido por outros métodos, o formato do disco óptico do pente óptico modulado eletro-opticamente é determinado por diversos graus de liberdade, como sinal de radiofrequência, tensão de polarização, polarização incidente, etc., que podem ser usados para controlar a intensidade de diferentes pentes e, assim, atingir o objetivo de moldagem espectral.
04 Aplicação do modulador eletro-óptico ao pente de frequências ópticas
Na aplicação prática de moduladores eletro-ópticos de pentes de frequência óptica, estes podem ser divididos em espectros de pente simples e duplo. O espaçamento entre as linhas de um espectro de pente simples é muito estreito, permitindo alcançar alta precisão. Ao mesmo tempo, comparado com o pente de frequência óptica produzido por laser de modo travado, o dispositivo de modulador eletro-óptico de pente de frequência óptica é menor e possui melhor sintonização. O espectrômetro de pente duplo é produzido pela interferência de dois pentes simples coerentes com frequências de repetição ligeiramente diferentes, sendo a diferença na frequência de repetição o espaçamento entre as linhas do novo espectro de interferência. A tecnologia de pentes de frequência óptica pode ser utilizada em imageamento óptico, telemetria, medição de espessura, calibração de instrumentos, modelagem de espectros de formas de onda arbitrárias, fotônica de radiofrequência, comunicação remota, camuflagem óptica, entre outras aplicações.
FIG. 4 Cenário de aplicação do pente de frequências ópticas: Tomando como exemplo a medição do perfil de um projétil de alta velocidade.
Data da publicação: 19/12/2023