02ηλεκτροοπτικός διαμορφωτήςκαιηλεκτροοπτική διαμόρφωσηοπτική χτένα συχνότητας
Το ηλεκτροοπτικό φαινόμενο αναφέρεται στο φαινόμενο κατά το οποίο αλλάζει ο δείκτης διάθλασης ενός υλικού όταν εφαρμόζεται ένα ηλεκτρικό πεδίο. Υπάρχουν δύο κύρια είδη ηλεκτροοπτικών φαινομένων: το ένα είναι το πρωτογενές ηλεκτροοπτικό φαινόμενο, γνωστό και ως φαινόμενο Pokels, το οποίο αναφέρεται στη γραμμική αλλαγή του δείκτη διάθλασης του υλικού με το εφαρμοζόμενο ηλεκτρικό πεδίο. Το άλλο είναι το δευτερογενές ηλεκτροοπτικό φαινόμενο, γνωστό και ως φαινόμενο Kerr, στο οποίο η αλλαγή στον δείκτη διάθλασης του υλικού είναι ανάλογη με το τετράγωνο του ηλεκτρικού πεδίου. Οι περισσότεροι ηλεκτροοπτικοί διαμορφωτές βασίζονται στο φαινόμενο Pokels. Χρησιμοποιώντας τον ηλεκτροοπτικό διαμορφωτή, μπορούμε να διαμορφώσουμε τη φάση του προσπίπτοντος φωτός και, με βάση τη διαμόρφωση φάσης, μέσω μιας συγκεκριμένης μετατροπής, μπορούμε επίσης να διαμορφώσουμε την ένταση ή την πόλωση του φωτός.
Υπάρχουν αρκετές διαφορετικές κλασικές δομές, όπως φαίνεται στο Σχήμα 2. Τα (α), (β) και (γ) είναι όλες δομές μονού διαμορφωτή με απλή δομή, αλλά το πλάτος γραμμής της παραγόμενης χτένας οπτικής συχνότητας περιορίζεται από το ηλεκτροοπτικό εύρος ζώνης. Εάν απαιτείται χτένα οπτικής συχνότητας με υψηλή συχνότητα επανάληψης, απαιτούνται δύο ή περισσότεροι διαμορφωτές σε σειρά, όπως φαίνεται στο Σχήμα 2(δ)(ε). Ο τελευταίος τύπος δομής που παράγει μια χτένα οπτικής συχνότητας ονομάζεται ηλεκτροοπτικός συντονιστής, ο οποίος είναι ο ηλεκτροοπτικός διαμορφωτής που τοποθετείται στον συντονιστή ή ο ίδιος ο συντονιστής μπορεί να παράγει ένα ηλεκτροοπτικό αποτέλεσμα, όπως φαίνεται στο Σχήμα 3.
ΣΧ. 2 Διάφορες πειραματικές συσκευές για τη δημιουργία οπτικών χτένων συχνότητας με βάσηηλεκτροοπτικοί διαμορφωτές
ΣΧ. 3 Δομές διαφόρων ηλεκτροοπτικών κοιλοτήτων
03 Χαρακτηριστικά χτένας οπτικής συχνότητας ηλεκτροοπτικής διαμόρφωσης
Πλεονέκτημα ένα: δυνατότητα συντονισμού
Δεδομένου ότι η πηγή φωτός είναι ένα ρυθμιζόμενο λέιζερ ευρέος φάσματος και ο ηλεκτροοπτικός διαμορφωτής έχει επίσης ένα συγκεκριμένο εύρος ζώνης λειτουργικής συχνότητας, η χτένα οπτικής συχνότητας ηλεκτροοπτικής διαμόρφωσης είναι επίσης ρυθμιζόμενη ως προς τη συχνότητα. Εκτός από τη ρυθμιζόμενη συχνότητα, δεδομένου ότι η παραγωγή κυματομορφής του διαμορφωτή είναι ρυθμιζόμενη, η συχνότητα επανάληψης της προκύπτουσας χτένας οπτικής συχνότητας είναι επίσης ρυθμιζόμενη. Αυτό είναι ένα πλεονέκτημα που δεν έχουν οι χτένες οπτικής συχνότητας που παράγονται από λέιζερ και μικροσυντονιστές με κλειδωμένη λειτουργία.
Πλεονέκτημα δύο: συχνότητα επανάληψης
Ο ρυθμός επανάληψης δεν είναι μόνο ευέλικτος, αλλά μπορεί επίσης να επιτευχθεί χωρίς αλλαγή του πειραματικού εξοπλισμού. Το πλάτος γραμμής της χτένας οπτικής συχνότητας ηλεκτροοπτικής διαμόρφωσης είναι περίπου ισοδύναμο με το εύρος ζώνης διαμόρφωσης, το γενικό εμπορικό εύρος ζώνης του ηλεκτροοπτικού διαμορφωτή είναι 40 GHz και η συχνότητα επανάληψης της χτένας οπτικής συχνότητας ηλεκτροοπτικής διαμόρφωσης μπορεί να υπερβεί το εύρος ζώνης της χτένας οπτικής συχνότητας που παράγεται από όλες τις άλλες μεθόδους εκτός από τον μικροσυντονιστή (ο οποίος μπορεί να φτάσει τα 100 GHz).
Πλεονέκτημα 3: φασματική διαμόρφωση
Σε σύγκριση με την οπτική χτένα που παράγεται με άλλους τρόπους, το σχήμα του οπτικού δίσκου της ηλεκτροοπτικής διαμορφωμένης οπτικής χτένας καθορίζεται από έναν αριθμό βαθμών ελευθερίας, όπως το σήμα ραδιοσυχνότητας, η τάση πόλωσης, η προσπίπτουσα πόλωση κ.λπ., οι οποίοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον έλεγχο της έντασης διαφορετικών χτενών για την επίτευξη του σκοπού της φασματικής διαμόρφωσης.
04 Εφαρμογή ηλεκτροοπτικού διαμορφωτή οπτικής συχνότητας χτένας
Στην πρακτική εφαρμογή της χτένας οπτικής συχνότητας ηλεκτροοπτικού διαμορφωτή, μπορεί να χωριστεί σε φάσματα μονής και διπλής χτένας. Η απόσταση μεταξύ των γραμμών ενός φάσματος μονής χτένας είναι πολύ στενή, επομένως μπορεί να επιτευχθεί υψηλή ακρίβεια. Ταυτόχρονα, σε σύγκριση με την χτένα οπτικής συχνότητας που παράγεται από λέιζερ κλειδώματος λειτουργίας, η συσκευή της χτένας οπτικής συχνότητας ηλεκτροοπτικού διαμορφωτή είναι μικρότερη και καλύτερα ρυθμιζόμενη. Το φασματόμετρο διπλής χτένας παράγεται από την παρεμβολή δύο συνεκτικών μονών χτένων με ελαφρώς διαφορετικές συχνότητες επανάληψης και η διαφορά στη συχνότητα επανάληψης είναι η απόσταση μεταξύ των γραμμών του νέου φάσματος χτένας παρεμβολής. Η τεχνολογία χτένας οπτικής συχνότητας μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην οπτική απεικόνιση, την εύρεση εύρους, τη μέτρηση πάχους, τη βαθμονόμηση οργάνων, τη διαμόρφωση φάσματος αυθαίρετης κυματομορφής, τη φωτονική ραδιοσυχνοτήτων, την απομακρυσμένη επικοινωνία, την οπτική μυστικότητα και ούτω καθεξής.
ΣΧ. 4 Σενάριο εφαρμογής οπτικής χτένας συχνότητας: Λαμβάνοντας ως παράδειγμα τη μέτρηση του προφίλ σφαίρας υψηλής ταχύτητας
Ώρα δημοσίευσης: 19 Δεκεμβρίου 2023