Um pente de frequência óptica é um espectro composto por uma série de componentes de frequência uniformemente espaçados no espectro, que podem ser gerados por lasers de modo bloqueado, ressonadores oumoduladores eletro-ópticos. Pentes de frequência óptica gerados pormoduladores eletro-ópticostêm as características de alta frequência de repetição, intersecagem interna e alta potência, etc., que são amplamente utilizadas em calibração de instrumentos, espectroscopia ou física fundamental, e têm atraído cada vez mais interesse de pesquisadores nos últimos anos.
Recentemente, Alexandre Parriaux e outros da Universidade de Burgendi, na França, publicaram um artigo de revisão na revista Advances in Optics and Photonics, apresentando sistematicamente os últimos progressos na pesquisa e aplicação de pentes de frequência óptica gerados pormodulação eletro-óptica: Inclui a introdução do pente de frequência óptica, o método e as características do pente de frequência óptica gerado pormodulador eletro-óptico, e finalmente enumera os cenários de aplicação demodulador eletro-ópticoO pente de frequência óptica é abordado em detalhes, incluindo a aplicação de espectro de precisão, interferência de pente óptico duplo, calibração de instrumentos e geração de formas de onda arbitrárias, e discute os princípios por trás de diferentes aplicações. Por fim, o autor apresenta a perspectiva da tecnologia de pente de frequência óptica com modulador eletro-óptico.
01 Antecedentes
Neste mês, completaram-se 60 anos que o Dr. Maiman inventou o primeiro laser de rubi. Quatro anos depois, Hargrove, Fock e Pollack, dos Laboratórios Bell, nos Estados Unidos, foram os primeiros a relatar o bloqueio de modo ativo obtido em lasers de hélio-neônio. O espectro do laser com bloqueio de modo no domínio do tempo é representado como uma emissão de pulso; no domínio da frequência, é uma série de linhas curtas discretas e equidistantes, muito semelhante ao uso diário de pentes. Por isso, chamamos esse espectro de "pente de frequência óptica". Referido como "pente de frequência óptica".
Devido às boas perspectivas de aplicação do pente óptico, o Prêmio Nobel de Física de 2005 foi concedido a Hansch e Hall, que realizaram um trabalho pioneiro na tecnologia do pente óptico. Desde então, o desenvolvimento do pente óptico atingiu um novo patamar. Como diferentes aplicações exigem diferentes pentes ópticos, como potência, espaçamento entre linhas e comprimento de onda central, isso levou à necessidade de utilizar diferentes meios experimentais para gerar pentes ópticos, como lasers de modo bloqueado, microrressonadores e moduladores eletro-ópticos.
FIG. 1 Espectro do domínio do tempo e espectro do domínio da frequência do pente de frequência óptica
Fonte da imagem: Pentes de frequência eletro-óptica
Desde a descoberta dos pentes de frequência óptica, a maioria dos pentes de frequência óptica tem sido produzida utilizando lasers com modo bloqueado. Nos lasers com modo bloqueado, uma cavidade com tempo de ida e volta τ é usada para fixar a relação de fase entre os modos longitudinais, de modo a determinar a taxa de repetição do laser, que geralmente pode variar de megahertz (MHz) a gigahertz (GHz).
O pente de frequência óptica gerado pelo microrressonador é baseado em efeitos não lineares, e o tempo de ida e volta é determinado pelo comprimento da microcavidade. Como o comprimento da microcavidade é geralmente menor que 1 mm, o pente de frequência óptica gerado pela microcavidade é geralmente de 10 gigahertz a 1 terahertz. Existem três tipos comuns de microcavidades: microtúbulos, microesferas e microanéis. Utilizando efeitos não lineares em fibras ópticas, como espalhamento de Brillouin ou mistura de quatro ondas, combinados com microcavidades, pentes de frequência óptica na faixa de dezenas de nanômetros podem ser produzidos. Além disso, pentes de frequência óptica também podem ser gerados usando alguns moduladores acústico-ópticos.
Data de publicação: 18 de dezembro de 2023