02modulador electroópticoymodulación electroópticapeine de frecuencia óptica
El efecto electroóptico se refiere al cambio en el índice de refracción de un material al aplicar un campo eléctrico. Existen dos tipos principales de efecto electroóptico: el primario, también conocido como efecto Pokels, que se refiere al cambio lineal del índice de refracción del material con el campo eléctrico aplicado; y el secundario, también conocido como efecto Kerr, en el que el cambio en el índice de refracción del material es proporcional al cuadrado del campo eléctrico. La mayoría de los moduladores electroópticos se basan en el efecto Pokels. Con el modulador electroóptico, podemos modular la fase de la luz incidente y, a partir de esta modulación de fase, mediante una conversión específica, también podemos modular la intensidad o polarización de la luz.
Existen diversas estructuras clásicas, como se muestra en la Figura 2. (a), (b) y (c) son estructuras de un solo modulador con una estructura simple, pero el ancho de línea del peine de frecuencia óptica generado está limitado por el ancho de banda electroóptico. Si se requiere un peine de frecuencia óptica con alta frecuencia de repetición, se requieren dos o más moduladores en cascada, como se muestra en la Figura 2(d)(e). El último tipo de estructura que genera un peine de frecuencia óptica se denomina resonador electroóptico, que consiste en el modulador electroóptico ubicado en el resonador, o bien el propio resonador puede producir un efecto electroóptico, como se muestra en la Figura 3.
FIG. 2 Varios dispositivos experimentales para generar peines de frecuencia óptica basados enmoduladores electroópticos
FIG. 3 Estructuras de varias cavidades electroópticas
03 Características del peine de frecuencia óptica de modulación electroóptica
Ventaja uno: capacidad de ajuste
Dado que la fuente de luz es un láser de amplio espectro sintonizable y que el modulador electroóptico también tiene un ancho de banda de frecuencia de operación determinado, el peine de frecuencia óptica de modulación electroóptica también es sintonizable en frecuencia. Además de la frecuencia sintonizable, dado que la generación de la forma de onda del modulador es sintonizable, la frecuencia de repetición del peine de frecuencia óptica resultante también lo es. Esta es una ventaja que no presentan los peines de frecuencia óptica producidos por láseres de modo bloqueado y microresonadores.
Ventaja dos: frecuencia de repetición
La tasa de repetición no solo es flexible, sino que también puede lograrse sin cambiar el equipo experimental. El ancho de línea del peine de frecuencia óptica de modulación electroóptica es aproximadamente equivalente al ancho de banda de modulación. El ancho de banda de los moduladores electroópticos comerciales es de 40 GHz, y la frecuencia de repetición del peine de frecuencia óptica de modulación electroóptica puede superar el ancho de banda generado por todos los demás métodos, excepto el microrresonador (que puede alcanzar los 100 GHz).
Ventaja 3: modelado espectral
En comparación con el peine óptico producido por otros métodos, la forma del disco óptico del peine óptico modulado electroópticamente está determinada por una serie de grados de libertad, como la señal de radiofrecuencia, el voltaje de polarización, la polarización incidente, etc., que se pueden usar para controlar la intensidad de diferentes peines para lograr el propósito de la conformación espectral.
04 Aplicación del modulador electroóptico peine de frecuencia óptica
En la práctica, el peine de frecuencia óptica con modulador electroóptico se divide en espectros de peine simple y doble. El espaciado entre líneas del espectro de peine simple es muy estrecho, lo que permite una alta precisión. Además, en comparación con el peine de frecuencia óptica producido por láser de modo bloqueado, el peine de frecuencia óptica con modulador electroóptico es más pequeño y mejor sintonizable. El espectrómetro de doble peine se genera mediante la interferencia de dos peines simples coherentes con frecuencias de repetición ligeramente diferentes, y la diferencia en la frecuencia de repetición constituye el espaciado entre líneas del nuevo espectro de peine de interferencia. La tecnología de peine de frecuencia óptica se puede utilizar en imágenes ópticas, medición de distancias, medición de espesores, calibración de instrumentos, conformación de espectros de formas de onda arbitrarias, fotónica de radiofrecuencia, comunicación remota, sigilo óptico, etc.
FIG. 4 Escenario de aplicación del peine de frecuencia óptica: Tomando como ejemplo la medición del perfil de bala de alta velocidad
Hora de publicación: 19 de diciembre de 2023