02ตัวปรับแสงไฟฟ้าและการมอดูเลตด้วยไฟฟ้าออปติกหวีความถี่ออปติคอล
ปรากฏการณ์อิเล็กโทรออปติก หมายถึง ปรากฏการณ์ที่ดัชนีหักเหของวัสดุเปลี่ยนแปลงไปเมื่อสนามไฟฟ้าถูกกระทำ ปรากฏการณ์อิเล็กโทรออปติกมีสองประเภทหลักๆ คือ ปรากฏการณ์อิเล็กโทรออปติกปฐมภูมิ หรือที่เรียกว่า ปรากฏการณ์โพเคลส์ ซึ่งหมายถึงการเปลี่ยนแปลงเชิงเส้นของดัชนีหักเหของวัสดุตามสนามไฟฟ้าที่กระทำ อีกประเภทหนึ่งคือ ปรากฏการณ์อิเล็กโทรออปติกทุติยภูมิ หรือที่เรียกว่า ปรากฏการณ์เคอร์ ซึ่งการเปลี่ยนแปลงของดัชนีหักเหของวัสดุจะแปรผันตามกำลังสองของสนามไฟฟ้า ตัวปรับแสงอิเล็กโทรออปติกส่วนใหญ่อาศัยปรากฏการณ์โพเคลส์ โดยการใช้ตัวปรับแสงอิเล็กโทรออปติก เราสามารถปรับเฟสของแสงตกกระทบได้ และจากการปรับเฟส เราสามารถปรับความเข้มหรือโพลาไรเซชันของแสงได้ด้วยการแปลงค่าบางอย่าง
มีโครงสร้างคลาสสิกที่แตกต่างกันหลายแบบ ดังแสดงในรูปที่ 2 (a), (b) และ (c) ล้วนเป็นโครงสร้างมอดูเลเตอร์เดี่ยวที่มีโครงสร้างเรียบง่าย แต่ความกว้างของเส้นของหวีความถี่แสงที่สร้างขึ้นถูกจำกัดด้วยแบนด์วิดท์อิเล็กโทรออปติก หากต้องการหวีความถี่แสงที่มีความถี่การทำซ้ำสูง จำเป็นต้องใช้มอดูเลเตอร์สองตัวหรือมากกว่าแบบเรียงซ้อน ดังแสดงในรูปที่ 2(d)(e) โครงสร้างประเภทสุดท้ายที่สร้างหวีความถี่แสงเรียกว่าเรโซเนเตอร์อิเล็กโทรออปติก ซึ่งเป็นตัวมอดูเลเตอร์อิเล็กโทรออปติกที่ติดตั้งอยู่ในเรโซเนเตอร์ หรือตัวเรโซเนเตอร์เองก็สามารถสร้างเอฟเฟกต์อิเล็กโทรออปติกได้ ดังแสดงในรูปที่ 3
รูปที่ 2 อุปกรณ์ทดลองหลายชนิดสำหรับสร้างหวีความถี่แสงตามตัวปรับแสงไฟฟ้า
รูปที่ 3 โครงสร้างของโพรงอิเล็กโทรออปติกหลายช่อง
03 ลักษณะเฉพาะของหวีความถี่ออปติกแบบมอดูเลตไฟฟ้า
ข้อดีข้อที่หนึ่ง: ความสามารถในการปรับแต่ง
เนื่องจากแหล่งกำเนิดแสงเป็นเลเซอร์สเปกตรัมกว้างที่ปรับได้ และตัวปรับแสงไฟฟ้าก็มีแบนด์วิดท์ความถี่การทำงานที่แน่นอน หวีความถี่แสงแบบปรับแสงไฟฟ้าจึงสามารถปรับความถี่ได้เช่นกัน นอกจากความถี่ที่ปรับได้แล้ว เนื่องจากการสร้างรูปคลื่นของตัวปรับแสงสามารถปรับได้ ความถี่การทำซ้ำของหวีความถี่แสงที่ได้ก็สามารถปรับได้เช่นกัน นี่เป็นข้อได้เปรียบที่หวีความถี่แสงที่สร้างโดยเลเซอร์แบบล็อกโหมดและไมโครเรโซเนเตอร์ไม่มี
ข้อดีข้อที่สอง: ความถี่ในการทำซ้ำ
อัตราการทำซ้ำไม่เพียงแต่มีความยืดหยุ่น แต่ยังสามารถทำได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนอุปกรณ์ทดลอง ความกว้างของเส้นของหวีความถี่ออปติกแบบปรับคลื่นไฟฟ้าออปติกนั้นเทียบเท่ากับแบนด์วิดท์การปรับคลื่นไฟฟ้าออปติกทั่วไป แบนด์วิดท์ของหวีความถี่ออปติกแบบปรับคลื่นไฟฟ้าออปติกเชิงพาณิชย์อยู่ที่ 40 GHz และความถี่การทำซ้ำของหวีความถี่ออปติกแบบปรับคลื่นไฟฟ้าออปติกสามารถสูงกว่าแบนด์วิดท์ของหวีความถี่ออปติกที่สร้างโดยวิธีการอื่นๆ ทั้งหมด ยกเว้นไมโครเรโซเนเตอร์ (ซึ่งสามารถสูงถึง 100 GHz)
ข้อดีที่ 3: การสร้างรูปร่างสเปกตรัม
เมื่อเปรียบเทียบกับหวีออปติกที่ผลิตโดยวิธีการอื่น รูปร่างของแผ่นดิสก์ออปติกของหวีออปติกแบบมอดูเลตด้วยไฟฟ้าจะถูกกำหนดโดยองศาอิสระจำนวนหนึ่ง เช่น สัญญาณความถี่วิทยุ แรงดันไฟฟ้าไบอัส โพลาไรเซชันตกกระทบ ฯลฯ ซึ่งสามารถใช้ควบคุมความเข้มของหวีต่างๆ เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการสร้างรูปร่างสเปกตรัม
04 การประยุกต์ใช้หวีปรับความถี่แสงแบบอิเล็กโทรออปติก
ในการใช้งานจริงของหวีความถี่ออปติกโมดูเลเตอร์แบบอิเล็กโทรออปติก สามารถแบ่งสเปกตรัมออกเป็นหวีเดี่ยวและหวีคู่ ระยะห่างระหว่างเส้นของสเปกตรัมแบบหวีเดี่ยวแคบมาก จึงให้ความแม่นยำสูง ในขณะเดียวกัน เมื่อเทียบกับหวีความถี่ออปติกที่สร้างโดยเลเซอร์แบบล็อกโหมด อุปกรณ์ของหวีความถี่ออปติกโมดูเลเตอร์แบบอิเล็กโทรออปติกมีขนาดเล็กกว่าและปรับแต่งได้ดีกว่า สเปกโตรมิเตอร์แบบหวีคู่นี้เกิดจากการรบกวนของหวีเดี่ยวสองหวีที่มีความสอดคล้องกันซึ่งมีความถี่การทำซ้ำต่างกันเล็กน้อย และความแตกต่างของความถี่การทำซ้ำคือระยะห่างระหว่างเส้นของสเปกตรัมแบบหวีรบกวนแบบใหม่ เทคโนโลยีหวีความถี่ออปติกสามารถใช้ในการถ่ายภาพด้วยแสง การวัดระยะ การวัดความหนา การสอบเทียบเครื่องมือ การสร้างสเปกตรัมรูปคลื่นโดยพลการ โฟโตนิกส์ความถี่วิทยุ การสื่อสารระยะไกล การพรางตัวด้วยแสง และอื่นๆ
รูปที่ 4 สถานการณ์การใช้งานของหวีความถี่ออปติคัล: การวัดโปรไฟล์กระสุนความเร็วสูงเป็นตัวอย่าง
เวลาโพสต์: 19 ธ.ค. 2566