02sähköoptinen modulaattorijasähköoptinen modulaatiooptinen taajuuskampa
Sähköoptinen ilmiö viittaa materiaalin taitekertoimen muuttumiseen sähkökentän vaikutuksesta. Sähköoptisia ilmiöitä on kahdenlaisia: primaarinen sähköoptinen ilmiö, joka tunnetaan myös nimellä Pokelsin ilmiö, viittaa materiaalin taitekertoimen lineaariseen muutokseen sähkökentän vaikutuksesta. Toinen on sekundaarinen sähköoptinen ilmiö, joka tunnetaan myös nimellä Kerrin ilmiö, jossa materiaalin taitekertoimen muutos on verrannollinen sähkökentän neliöön. Useimmat sähköoptiset modulaattorit perustuvat Pokelsin ilmiöön. Sähköoptisen modulaattorin avulla voimme moduloida tulevan valon vaihetta, ja vaihemodulaation perusteella voimme tietyn muunnoksen avulla moduloida myös valon intensiteettiä eli polarisaatiota.
Klassisia rakenteita on useita erilaisia, kuten kuvassa 2 on esitetty. (a), (b) ja (c) ovat kaikki yksinkertaisen rakenteen omaavia yksittäisiä modulaattorirakenteita, mutta sähköoptisen kaistanleveyden rajoittama generoidun optisen taajuuskamman viivanleveys on suuri. Jos tarvitaan korkean toistotaajuuden omaavaa optista taajuuskammaa, tarvitaan kaksi tai useampia modulaattoreita kaskadissa, kuten kuvassa 2(d)(e) on esitetty. Viimeistä rakennetyyppiä, joka generoi optisen taajuuskamman, kutsutaan sähköoptiseksi resonaattoriksi, joka on resonaattoriin sijoitettu sähköoptinen modulaattori, tai itse resonaattori voi tuottaa sähköoptisen vaikutuksen, kuten kuvassa 3 on esitetty.
KUVA 2 Useita kokeellisia laitteita optisten taajuuskampojen tuottamiseksi perustuensähköoptiset modulaattorit
KUVA 3 Useiden sähköoptisten onteloiden rakenteet
03 Sähköoptisen modulaation optisen taajuuskampauksen ominaisuudet
Etu yksi: viritettävyys
Koska valonlähde on viritettävä laajakirjoinen laser ja myös sähköoptisella modulaattorilla on tietty toimintakaistanleveys, myös sähköoptisen modulaation optinen taajuuskampa on taajuusviritettävä. Viritettävän taajuuden lisäksi myös modulaattorin aaltomuodon generointi on viritettävä, joten myös tuloksena olevan optisen taajuuskamman toistotaajuus on viritettävä. Tämä on etu, jota moodilukittujen lasereiden ja mikroresonaattoreiden tuottamilla optisilla taajuuskammilla ei ole.
Etu kaksi: toistotiheys
Toistotaajuus ei ole ainoastaan joustava, vaan se voidaan saavuttaa myös ilman kokeellisten laitteiden vaihtamista. Elektro-optisen modulaatio-optisen taajuuskamman viivanleveys on suunnilleen sama kuin modulaatiokaistanleveys, yleinen kaupallinen elektro-optisen modulaattorin kaistanleveys on 40 GHz, ja elektro-optisen modulaatio-optisen taajuuskamman toistotaajuus voi ylittää kaikkien muiden menetelmien paitsi mikroresonaattorin (joka voi saavuttaa 100 GHz) tuottaman optisen taajuuskamman kaistanleveyden.
Etu 3: spektrin muotoilu
Verrattuna muilla tavoilla tuotettuun optiseen kampaan, sähköoptisesti moduloidun optisen kamman optisen levyn muoto määräytyy useiden vapausasteiden, kuten radiotaajuussignaalin, esijännitteen, tulevan polarisaation jne., perusteella, joita voidaan käyttää eri kampojen voimakkuuden säätämiseen spektraalisen muotoilun tavoitteen saavuttamiseksi.
04 Sähköoptisen modulaattorin optisen taajuuskamman käyttö
Käytännön sovelluksissa sähköoptisen modulaattorin optisen taajuuskamman spektrit voidaan jakaa yksi- ja kaksikampaspektreihin. Yksikampaspektrin viivaväli on hyvin pieni, joten sillä saavutetaan korkea tarkkuus. Samalla sähköoptisen modulaattorin optisen taajuuskamman laite on pienempi ja paremmin viritettävissä verrattuna moodilukitulla laserilla tuotettuun optiseen taajuuskammaan. Kaksoiskampaspektrometri tuotetaan kahden koherentin, hieman eri toistotaajuuksilla varustetun yksittäisen kamman interferenssillä, ja toistotaajuuden ero on uuden interferenssikampaspektrin viivaväli. Optista taajuuskampateknologiaa voidaan käyttää optisessa kuvantamisessa, etäisyysmittauksessa, paksuuden mittauksessa, instrumenttien kalibroinnissa, mielivaltaisen aaltomuodon spektrin muotoilussa, radiotaajuusfotoniikassa, etäviestinnässä, optisessa häivetekniikassa ja niin edelleen.
KUVA 4 Optisen taajuuskamman sovellusskenaario: Esimerkkinä suurnopeuksisen luodin profiilin mittaus
Julkaisun aika: 19.12.2023