02modulador electroópticoymodulación electroópticapeine de frecuencias ópticas
El efecto electroóptico se refiere al cambio en el índice de refracción de un material al aplicarle un campo eléctrico. Existen dos tipos principales: el efecto electroóptico primario, también conocido como efecto Pokels, que describe la variación lineal del índice de refracción del material con el campo eléctrico aplicado; y el efecto electroóptico secundario, también conocido como efecto Kerr, en el cual la variación del índice de refracción es proporcional al cuadrado del campo eléctrico. La mayoría de los moduladores electroópticos se basan en el efecto Pokels. Mediante un 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 su intensidad o polarización.
Existen diversas estructuras clásicas, como se muestra en la Figura 2. (a), (b) y (c) son estructuras de modulador único con una estructura simple, pero el ancho de línea del peine de frecuencias ópticas generado está limitado por el ancho de banda electroóptico. Si se requiere un peine de frecuencias ópticas con alta frecuencia de repetición, se necesitan dos o más moduladores en cascada, como se muestra en la Figura 2(d) y (e). El último tipo de estructura que genera un peine de frecuencias ópticas se denomina resonador electroóptico, que consiste en un modulador electroóptico colocado dentro del 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 frecuencias ópticas de modulación electroóptica
Primera ventaja: capacidad de ajuste
Dado que la fuente de luz es un láser sintonizable de amplio espectro y el modulador electroóptico también posee un ancho de banda de frecuencia de operación determinado, el peine de frecuencias ópticas de modulación electroóptica también es sintonizable en frecuencia. Además de la frecuencia sintonizable, puesto que la generación de la forma de onda del modulador es sintonizable, la frecuencia de repetición del peine de frecuencias ópticas resultante también lo es. Esta es una ventaja que no poseen los peines de frecuencias ópticas producidos por láseres de modo bloqueado y microresonadores.
Segunda ventaja: frecuencia de repetición
La tasa de repetición no solo es flexible, sino que también se puede lograr sin modificar el equipo experimental. El ancho de línea del peine de frecuencias ópticas de modulación electroóptica es aproximadamente equivalente al ancho de banda de modulación. El ancho de banda de un modulador electroóptico comercial común es de 40 GHz, y la frecuencia de repetición del peine de frecuencias ópticas de modulación electroóptica puede superar el ancho de banda del peine de frecuencias ópticas generado por todos los demás métodos, excepto el microresonador (que puede alcanzar los 100 GHz).
Ventaja 3: modelado espectral
En comparación con los peines ópticos producidos 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, la tensión de polarización, la polarización incidente, etc., que pueden utilizarse para controlar la intensidad de diferentes peines y lograr el objetivo de conformación espectral.
04 Aplicación del peine de frecuencias ópticas del modulador electroóptico
En la aplicación práctica del peine de frecuencias ópticas con modulador electroóptico, este se divide en espectros de peine simple y doble. El espaciado entre líneas de un espectro de peine simple es muy estrecho, lo que permite alcanzar una alta precisión. Asimismo, en comparación con el peine de frecuencias ópticas generado por un láser de modo bloqueado, el dispositivo de peine de frecuencias ópticas con modulador electroóptico es más pequeño y ofrece una mejor sintonización. El espectrómetro de peine doble se genera mediante la interferencia de dos peines simples coherentes con frecuencias de repetición ligeramente diferentes; esta diferencia en la frecuencia de repetición determina el espaciado entre líneas del nuevo espectro de peine de interferencia. La tecnología de peine de frecuencias ópticas se utiliza en imagen óptica, medición de distancias, medición de espesores, calibración de instrumentos, conformación de espectros de forma de onda arbitraria, fotónica de radiofrecuencia, comunicaciones remotas, sigilo óptico, entre otras aplicaciones.
FIG. 4 Escenario de aplicación del peine de frecuencias ópticas: Tomando como ejemplo la medición del perfil de una bala de alta velocidad.
Fecha de publicación: 19 de diciembre de 2023