Un peine de frecuencia óptica es un espectro compuesto por una serie de componentes de frecuencia espaciados uniformemente en el espectro, que pueden generarse mediante láseres, resonadores omoduladores electroópticosPeines de frecuencia óptica generados pormoduladores electroópticosTienen las características de alta frecuencia de repetición, intersecado interno y alta potencia, etc., que se utilizan ampliamente en calibración de instrumentos, espectroscopia o física fundamental, y han atraído cada vez más interés de investigadores en los últimos años.
Recientemente, Alexandre Parriaux y otros de la Universidad de Burgendi en Francia publicaron un artículo de revisión en la revista Advances in Optics and Photonics, presentando sistemáticamente los últimos avances de la investigación y la aplicación de peines de frecuencia óptica generados pormodulación electroóptica:Incluye la introducción del peine de frecuencia óptica, el método y las características del peine de frecuencia óptica generado pormodulador electroóptico, y finalmente enumera los escenarios de aplicación demodulador electroópticoEl peine óptico de frecuencia se describe en detalle, incluyendo la aplicación del espectro de precisión, la interferencia de peine óptico doble, la calibración de instrumentos y la generación de formas de onda arbitrarias, y analiza el principio de sus diferentes aplicaciones. Finalmente, el autor presenta la perspectiva de la tecnología de peine óptico de frecuencia con modulador electroóptico.
01 Antecedentes
Este mes se cumplieron 60 años de la invención del primer láser de rubí por parte del Dr. Maiman. Cuatro años después, Hargrove, Fock y Pollack, de los Laboratorios Bell de Estados Unidos, fueron los primeros en reportar el bloqueo de modo activo logrado en láseres de helio-neón. El espectro del láser con bloqueo de modo en el dominio temporal se representa como una emisión de pulso, y en el dominio de la frecuencia, como una serie de líneas cortas discretas y equidistantes, muy similar a nuestro uso diario de peines. Por ello, este espectro se denomina "peine de frecuencia óptica".
Debido a las buenas perspectivas de aplicación del peine óptico, el Premio Nobel de Física de 2005 fue otorgado a Hansch y Hall, quienes realizaron trabajos pioneros en la tecnología del peine óptico. Desde entonces, el desarrollo del peine óptico ha alcanzado un nuevo hito. Dado que las diferentes aplicaciones tienen diferentes requisitos para los peines ópticos, como la potencia, el espaciado entre líneas y la longitud de onda central, esto ha llevado a la necesidad de utilizar diferentes métodos experimentales para generar peines ópticos, como láseres de modo bloqueado, microrresonadores y moduladores electroópticos.
FIG. 1 Espectro del dominio del tiempo y espectro del dominio de la frecuencia del peine de frecuencia óptica
Fuente de la imagen: Peines de frecuencia electroópticos
Desde el descubrimiento de los peines ópticos de frecuencia, la mayoría de estos se han fabricado utilizando láseres de modo bloqueado. En estos láseres, se utiliza una cavidad con un tiempo de ida y vuelta de τ para fijar la relación de fase entre los modos longitudinales y así determinar la frecuencia de repetición del láser, que generalmente puede variar entre megahercios (MHz) y gigahercios (GHz).
El peine de frecuencia óptica generado por el microrresonador se basa en efectos no lineales, y el tiempo de ida y vuelta está determinado por la longitud de la microcavidad. Dado que esta suele ser inferior a 1 mm, su peine de frecuencia óptica suele estar entre 10 gigahercios y 1 terahercio. Existen tres tipos comunes de microcavidades: microtúbulos, microesferas y microanillos. Mediante el uso de efectos no lineales en fibras ópticas, como la dispersión de Brillouin o la mezcla de cuatro ondas, combinados con microcavidades, se pueden producir peines de frecuencia óptica en el rango de las decenas de nanómetros. Además, también se pueden generar peines de frecuencia óptica mediante moduladores acústico-ópticos.
Hora de publicación: 18 de diciembre de 2023