Un pettine di frequenza ottica è uno spettro composto da una serie di componenti di frequenza uniformemente distanziate sullo spettro, che possono essere generate da laser con modalità bloccata, risonatori omodulatori elettro-otticiPettini di frequenza ottica generati damodulatori elettro-otticipresentano le caratteristiche di elevata frequenza di ripetizione, essiccazione interna ed elevata potenza, ecc., che sono ampiamente utilizzate nella calibrazione degli strumenti, nella spettroscopia o nella fisica fondamentale e hanno attirato sempre più l'interesse dei ricercatori negli ultimi anni.
Di recente, Alexandre Parriaux e altri dell'Università di Burgendi in Francia hanno pubblicato un articolo di revisione sulla rivista Advances in Optics and Photonics, introducendo sistematicamente gli ultimi progressi della ricerca e l'applicazione dei pettini di frequenza ottica generati damodulazione elettro-ottica: Include l'introduzione del pettine di frequenza ottica, il metodo e le caratteristiche del pettine di frequenza ottica generato damodulatore elettro-ottico, e infine enumera gli scenari applicativi dimodulatore elettro-otticoIl pettine ottico di frequenza viene descritto in dettaglio, includendo l'applicazione dello spettro di precisione, l'interferenza del doppio pettine ottico, la calibrazione dello strumento e la generazione di forme d'onda arbitrarie, e vengono discussi i principi alla base delle diverse applicazioni. Infine, l'autore illustra le prospettive della tecnologia del pettine ottico di frequenza con modulatore elettro-ottico.
01 Contesto
Questo mese ricorreva il 60° anniversario dell'invenzione del primo laser a rubino da parte del Dott. Maiman. Quattro anni dopo, Hargrove, Fock e Pollack dei Bell Laboratories negli Stati Uniti furono i primi a descrivere il mode-locking attivo ottenuto nei laser a elio-neon. Lo spettro laser del mode-locking nel dominio del tempo è rappresentato da un'emissione impulsiva, mentre nel dominio della frequenza si presenta come una serie di brevi linee discrete ed equidistanti, molto simili ai nostri pettini di uso quotidiano, per cui chiamiamo questo spettro "pettine di frequenza ottica". È anche noto come "pettine di frequenza ottica".
Grazie alle buone prospettive applicative del pettine ottico, il Premio Nobel per la Fisica nel 2005 è stato assegnato a Hansch e Hall, che hanno svolto un lavoro pionieristico sulla tecnologia del pettine ottico. Da allora, lo sviluppo del pettine ottico ha raggiunto una nuova fase. Poiché applicazioni diverse richiedono requisiti diversi per i pettini ottici, come potenza, spaziatura delle linee e lunghezza d'onda centrale, ciò ha portato alla necessità di utilizzare diversi mezzi sperimentali per generare pettini ottici, come laser mode-locked, microrisonatori e modulatori elettro-ottici.
FIG. 1 Spettro del dominio del tempo e spettro del dominio della frequenza del pettine di frequenza ottica
Fonte dell'immagine: Pettini di frequenza elettro-ottici
Dalla scoperta dei pettini di frequenza ottica, la maggior parte di essi è stata prodotta utilizzando laser mode-locked. Nei laser mode-locked, una cavità con un tempo di andata e ritorno di τ viene utilizzata per fissare la relazione di fase tra i modi longitudinali, in modo da determinare la frequenza di ripetizione del laser, che può generalmente variare da megahertz (MHz) a gigahertz (GHz).
Il pettine di frequenza ottica generato dal microrisonatore si basa su effetti non lineari e il tempo di andata e ritorno è determinato dalla lunghezza della microcavità. Poiché la lunghezza della microcavità è generalmente inferiore a 1 mm, il pettine di frequenza ottica generato dalla microcavità è generalmente compreso tra 10 gigahertz e 1 terahertz. Esistono tre tipi comuni di microcavità: microtubuli, microsfere e microanelli. Utilizzando effetti non lineari nelle fibre ottiche, come la diffusione di Brillouin o il mixing a quattro onde, combinati con le microcavità, è possibile produrre pettini di frequenza ottica nell'ordine delle decine di nanometri. Inoltre, i pettini di frequenza ottica possono essere generati anche utilizzando alcuni modulatori acusto-ottici.
Data di pubblicazione: 18-12-2023