02modulador eletro-ópticoemodulação eletro-ópticapente de frequência óptica
Efeito eletro-óptico refere-se ao efeito que o índice de refração de um material muda quando um campo elétrico é aplicado. Existem dois tipos principais de efeito eletro-óptico: um é o efeito eletro-óptico primário, também conhecido como efeito Pokels, que se refere à mudança linear do índice de refração do material com o campo elétrico aplicado. O outro é o efeito eletro-óptico secundário, também conhecido como efeito Kerr, no qual a mudança no índice de refração do material é proporcional ao quadrado do campo elétrico. A maioria dos moduladores eletro-ópticos baseia-se no efeito Pokels. Usando o modulador eletro-óptico, podemos modular a fase da luz incidente e, com base na modulação de fase, por meio de uma certa conversão, também podemos modular a intensidade ou 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 frequência óptica gerado é limitada pela largura de banda eletro-óptica. Se for necessário um pente de frequência óptica 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 frequência óptica é chamado de ressonador eletro-óptico, que é o modulador eletro-óptico colocado no 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 várias 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 frequência óptica da modulação eletro-óptica também é sintonizável em frequência. Além da frequência sintonizável, como a geração da forma de onda do modulador é sintonizável, a frequência de repetição do pente de frequência óptica resultante também é sintonizável. Esta é uma vantagem que os pentes de frequência óptica produzidos por lasers de modo bloqueado e microrressonadores não possuem.
Vantagem dois: frequência de repetição
A taxa de repetição não é apenas flexível, mas também pode ser alcançada sem a necessidade de alterar o equipamento experimental. A largura de linha do pente de frequência óptica de modulação eletro-óptica é aproximadamente equivalente à largura de banda da modulação. A largura de banda do modulador eletro-óptico comercial geral é de 40 GHz, e a frequência de repetição do pente de frequência óptica de modulação eletro-óptica pode exceder a largura de banda do pente de frequência óptica gerada por todos os outros métodos, exceto o microrressonador (que pode atingir 100 GHz).
Vantagem 3: modelagem espectral
Comparado com o pente óptico produzido por outros métodos, o formato do disco óptico do pente óptico modulado eletro-óptico é determinado por vários graus de liberdade, como sinal de radiofrequência, tensão de polarização, polarização incidente, etc., que podem ser usados para controlar a intensidade de diferentes pentes para atingir o objetivo de modelagem espectral.
04 Aplicação do pente de frequência óptica modulador eletro-óptico
Na aplicação prática, o pente de frequência óptica modulador eletro-óptico pode ser dividido em espectros de pente simples e pente duplo. O espaçamento entre linhas do espectro de um pente simples é muito estreito, permitindo alta precisão. Ao mesmo tempo, comparado ao pente de frequência óptica produzido por laser de modo bloqueado, o dispositivo do pente de frequência óptica modulador eletro-óptico é menor e mais facilmente ajustável. O espectrômetro de pente duplo é produzido pela interferência de dois pentes simples coerentes com frequências de repetição ligeiramente diferentes, e a diferença na frequência de repetição é o espaçamento entre linhas do novo espectro do pente de interferência. A tecnologia do pente de frequência óptica pode ser usada em imagens ópticas, medição de distância, medição de espessura, calibração de instrumentos, modelagem de espectro de forma de onda arbitrária, fotônica de radiofrequência, comunicação remota, furtividade óptica, entre outros.
FIG. 4 Cenário de aplicação do pente de frequência óptica: Tomando como exemplo a medição do perfil de um projétil de alta velocidade
Data de publicação: 19 de dezembro de 2023