02modulatore elettrootticoEmodulazione elettro-otticapettine di frequenza ottica
L'effetto elettro-ottico si riferisce all'effetto che l'indice di rifrazione di un materiale cambia quando viene applicato un campo elettrico. Esistono due tipi principali di effetto elettro-ottico, uno è l'effetto elettro-ottico primario, noto anche come effetto Pokels, che si riferisce alla variazione lineare dell'indice di rifrazione del materiale con il campo elettrico applicato. L'altro è l'effetto elettro-ottico secondario, noto anche come effetto Kerr, in cui la variazione dell'indice di rifrazione del materiale è proporzionale al quadrato del campo elettrico. La maggior parte dei modulatori elettro-ottici si basano sull'effetto Pokels. Utilizzando il modulatore elettro-ottico possiamo modulare la fase della luce incidente e, in base alla modulazione di fase, attraverso una certa conversione, possiamo modulare anche l'intensità o polarizzazione della luce.
Esistono diverse strutture classiche diverse, come mostrato nella Figura 2. (a), (b) e (c) sono tutte strutture a modulatore singolo con struttura semplice, ma la larghezza della linea del pettine di frequenza ottica generato è limitata dal segnale elettro-ottico larghezza di banda. Se è richiesto un pettine di frequenza ottico con elevata frequenza di ripetizione, sono necessari due o più modulatori in cascata, come mostrato nella Figura 2 (d) (e). L'ultimo tipo di struttura che genera un pettine di frequenza ottica è chiamato risonatore elettro-ottico, che è il modulatore elettro-ottico posto nel risonatore, oppure il risonatore stesso può produrre un effetto elettro-ottico, come mostrato nella Figura 3.
FICO. 2 Diversi dispositivi sperimentali per la generazione di pettini di frequenza ottica basati sumodulatori elettro-ottici
FICO. 3 Strutture di numerose cavità elettro-ottiche
03 Caratteristiche del pettine di frequenza ottico a modulazione elettro-ottica
Vantaggio uno: sintonizzabilità
Poiché la sorgente luminosa è un laser ad ampio spettro sintonizzabile e anche il modulatore elettro-ottico ha una certa larghezza di banda di frequenza operativa, anche il pettine di frequenza ottico di modulazione elettro-ottica è sintonizzabile in frequenza. Oltre alla frequenza sintonizzabile, poiché la generazione della forma d'onda del modulatore è sintonizzabile, è sintonizzabile anche la frequenza di ripetizione del pettine di frequenza ottico risultante. Questo è un vantaggio che i pettini di frequenza ottica prodotti da laser e micro-risonatori con modalità bloccata non hanno.
Vantaggio due: frequenza di ripetizione
Il tasso di ripetizione non solo è flessibile, ma può anche essere raggiunto senza modificare l'attrezzatura sperimentale. La larghezza della linea del pettine di frequenza ottico di modulazione elettro-ottica è più o meno equivalente alla larghezza di banda di modulazione, la larghezza di banda generale del modulatore elettro-ottico commerciale è 40 GHz e la frequenza di ripetizione del pettine di frequenza ottico di modulazione elettro-ottica può superare la larghezza di banda del pettine di frequenza ottica generata con tutti gli altri metodi tranne il micro risonatore (che può raggiungere i 100GHz).
Vantaggio 3: modellatura spettrale
Rispetto al pettine ottico prodotto in altri modi, la forma del disco ottico del pettine ottico modulato elettro-ottico è determinata da un numero di gradi di libertà, come segnale di radiofrequenza, tensione di polarizzazione, polarizzazione incidente, ecc., che può essere utilizzato per controllare l'intensità di diversi pettini per raggiungere lo scopo della modellatura spettrale.
04 Applicazione del modulatore elettro-ottico pettine di frequenza ottica
Nell'applicazione pratica del pettine di frequenza ottica del modulatore elettro-ottico, può essere suddiviso in spettri a pettine singolo e doppio. L'interlinea di uno spettro a pettine singolo è molto stretta, pertanto è possibile ottenere un'elevata precisione. Allo stesso tempo, rispetto al pettine di frequenza ottico prodotto dal laser con modalità bloccata, il dispositivo del pettine di frequenza ottico del modulatore elettro-ottico è più piccolo e meglio sintonizzabile. Lo spettrometro a doppio pettine è prodotto dall'interferenza di due pettini singoli coerenti con frequenze di ripetizione leggermente diverse e la differenza nella frequenza di ripetizione è l'interlinea del nuovo spettro del pettine di interferenza. La tecnologia del pettine di frequenza ottica può essere utilizzata nell'imaging ottico, nella misurazione dello spessore, nella calibrazione dello strumento, nella modellazione dello spettro di forme d'onda arbitrarie, nella fotonica delle radiofrequenze, nella comunicazione remota, nello stealth ottico e così via.
FICO. 4 Scenario applicativo del pettine di frequenza ottica: prendiamo come esempio la misurazione del profilo di un proiettile ad alta velocità
Orario di pubblicazione: 19 dicembre 2023