Un pettine di frequenza ottica è uno spettro composto da una serie di componenti di frequenza equispaziate sullo spettro, che possono essere generate da laser a blocco di modo, risonatori omodulatori elettro-ottici. Pettini di frequenza ottica generati damodulatori elettro-otticipossiedono caratteristiche quali elevata frequenza di ripetizione, essiccazione interna e alta potenza, ecc., che le rendono ampiamente utilizzate nella calibrazione degli strumenti, nella spettroscopia o nella fisica fondamentale, e hanno attirato negli ultimi anni un interesse sempre maggiore da parte dei ricercatori.
Recentemente, 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: Comprende l'introduzione del pettine di frequenza ottica, il metodo e le caratteristiche del pettine di frequenza ottica generato damodulatore elettro-otticoe infine elenca gli scenari di applicazione dimodulatore elettro-otticoL'autore descrive in dettaglio il pettine di frequenza ottica, incluse le applicazioni di spettro di precisione, interferenza a doppio pettine ottico, calibrazione degli strumenti e generazione di forme d'onda arbitrarie, e discute il principio alla base delle diverse applicazioni. Infine, l'autore presenta le prospettive della tecnologia del pettine di frequenza ottica con modulatore elettro-ottico.
01 Premessa
Questo mese ricorre il 60° anniversario dell'invenzione del primo laser a rubino da parte del Dr. Maiman. Quattro anni dopo, Hargrove, Fock e Pollack dei Bell Laboratories negli Stati Uniti furono i primi a segnalare il blocco di modo attivo ottenuto nei laser elio-neon. Lo spettro del laser a blocco di modo nel dominio del tempo è rappresentato come un'emissione impulsiva, mentre nel dominio della frequenza è costituito da una serie di linee brevi, discrete ed equidistanti, molto simili ai pettini che usiamo quotidianamente; per questo motivo, chiamiamo questo spettro "pettine di frequenza ottica".
Grazie alle promettenti prospettive applicative dei pettini ottici, nel 2005 il Premio Nobel per la Fisica è stato assegnato a Hansch e Hall, che hanno svolto un lavoro pionieristico in questo campo. Da allora, lo sviluppo dei pettini ottici ha raggiunto una nuova fase. Poiché diverse applicazioni richiedono pettini ottici con caratteristiche diverse, come potenza, spaziatura tra le linee e lunghezza d'onda centrale, si è reso necessario l'utilizzo di diversi metodi sperimentali per la loro generazione, tra cui laser a blocco di modo, micro-risonatori e modulatori elettro-ottici.
FIG. 1 Spettro nel dominio del tempo e spettro nel 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 a blocco di modi. Nei laser a blocco di modi, una cavità con un tempo di andata e ritorno 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 micro-risonatore 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 ha generalmente una gamma di frequenze compresa tra 10 gigahertz e 1 terahertz. Esistono tre tipi comuni di microcavità: microtubi, microsfere e microanelli. Utilizzando effetti non lineari nelle fibre ottiche, come la diffusione Brillouin o la miscelazione a quattro onde, in combinazione 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 dicembre 2023