02เครื่องปรับคลื่นแสงไฟฟ้าและการมอดูเลชั่นด้วยไฟฟ้าออปติกหวีความถี่ออปติคอล
เอฟเฟกต์อิเล็กโทรออปติกหมายถึงเอฟเฟกต์ที่ดัชนีหักเหของวัสดุเปลี่ยนแปลงไปเมื่อมีการใช้สนามไฟฟ้า เอฟเฟกต์อิเล็กโทรออปติกมีสองประเภทหลัก หนึ่งคือเอฟเฟกต์อิเล็กโทรออปติกหลัก หรือเรียกอีกอย่างว่าเอฟเฟกต์ Pokels ซึ่งหมายถึงการเปลี่ยนแปลงเชิงเส้นของดัชนีหักเหของวัสดุกับสนามไฟฟ้าที่ใช้ อีกประเภทหนึ่งคือเอฟเฟกต์อิเล็กโทรออปติกรอง หรือเรียกอีกอย่างว่าเอฟเฟกต์ Kerr ซึ่งการเปลี่ยนแปลงดัชนีหักเหของวัสดุจะแปรผันตามกำลังสองของสนามไฟฟ้า ตัวปรับแสงอิเล็กโทรออปติกส่วนใหญ่ใช้เอฟเฟกต์ Pokels เป็นพื้นฐาน การใช้ตัวปรับแสงอิเล็กโทรออปติกช่วยให้เราปรับเฟสของแสงตกกระทบได้ และจากการปรับเฟส เราสามารถปรับความเข้มหรือโพลาไรเซชันของแสงได้โดยการแปลงบางอย่าง
มีโครงสร้างคลาสสิกที่แตกต่างกันหลายแบบดังแสดงในรูปที่ 2 (a), (b) และ (c) ทั้งหมดเป็นโครงสร้างตัวปรับความถี่เดียวที่มีโครงสร้างเรียบง่าย แต่ความกว้างของเส้นของหวีความถี่ออปติกที่สร้างขึ้นนั้นถูกจำกัดด้วยแบนด์วิดท์ของอิเล็กโทรออปติก หากจำเป็นต้องใช้หวีความถี่ออปติกที่มีความถี่การทำซ้ำสูง จำเป็นต้องใช้ตัวปรับความถี่สองตัวหรือมากกว่านั้นแบบเรียงซ้อนดังแสดงในรูปที่ 2(d)(e) โครงสร้างประเภทสุดท้ายที่สร้างหวีความถี่ออปติกเรียกว่าเรโซเนเตอร์อิเล็กโทรออปติก ซึ่งเป็นตัวปรับความถี่อิเล็กโทรออปติกที่วางอยู่ในเรโซเนเตอร์ หรือเรโซเนเตอร์เองก็สามารถสร้างเอฟเฟกต์อิเล็กโทรออปติกได้ ดังที่แสดงในรูปที่ 3
รูปที่ 2 อุปกรณ์ทดลองหลายตัวสำหรับสร้างหวีความถี่แสงโดยอิงจากเครื่องควบคุมแสงไฟฟ้า
รูปที่ 3 โครงสร้างของโพรงอิเล็กโทรออปติกหลายช่อง
03 ลักษณะหวีความถี่ออปติกการปรับคลื่นแสงแบบอิเล็กโทรออปติก
ข้อดีที่หนึ่ง: ความสามารถในการปรับแต่ง
เนื่องจากแหล่งกำเนิดแสงเป็นเลเซอร์สเปกตรัมกว้างที่ปรับได้ และตัวปรับแสงแบบออปติกไฟฟ้าก็มีแบนด์วิดท์ความถี่ในการทำงานที่แน่นอน หวีความถี่ออปติกแบบปรับแสงแบบออปติกไฟฟ้าก็ปรับได้เช่นกัน นอกจากความถี่ที่ปรับได้แล้ว เนื่องจากการสร้างรูปคลื่นของตัวปรับแสงนั้นปรับได้ ความถี่การทำซ้ำของหวีความถี่ออปติกที่ได้ก็ปรับได้เช่นกัน นี่คือข้อได้เปรียบที่หวีความถี่ออปติกที่ผลิตโดยเลเซอร์แบบล็อกโหมดและไมโครเรโซเนเตอร์ไม่มี
ข้อดีสอง: ความถี่ในการทำซ้ำ
อัตราการทำซ้ำไม่เพียงแต่มีความยืดหยุ่นแต่ยังสามารถทำได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนอุปกรณ์ทดลอง ความกว้างของเส้นของหวีความถี่ออปติกมอดูเลชั่นไฟฟ้าออปติกนั้นเทียบเท่ากับแบนด์วิดท์การมอดูเลชั่นโดยประมาณ แบนด์วิดท์ของหวีความถี่ออปติกมอดูเลชั่นไฟฟ้าออปติกเชิงพาณิชย์ทั่วไปคือ 40GHz และความถี่การทำซ้ำของหวีความถี่ออปติกมอดูเลชั่นไฟฟ้าออปติกสามารถเกินแบนด์วิดท์ของหวีความถี่ออปติกที่สร้างโดยวิธีอื่นทั้งหมด ยกเว้นไมโครเรโซเนเตอร์ (ซึ่งสามารถไปถึง 100GHz ได้)
ข้อดี 3: การสร้างรูปร่างสเปกตรัม
เมื่อเปรียบเทียบกับหวีออปติกที่ผลิตโดยวิธีการอื่นๆ รูปร่างของแผ่นดิสก์ออปติกของหวีออปติกที่ควบคุมด้วยไฟฟ้าจะถูกกำหนดโดยองศาอิสระจำนวนหนึ่ง เช่น สัญญาณความถี่วิทยุ แรงดันไฟฟ้าอคติ โพลาไรเซชันตกกระทบ ฯลฯ ซึ่งสามารถใช้ควบคุมความเข้มของหวีต่างๆ เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการสร้างรูปร่างสเปกตรัมได้
04 การประยุกต์ใช้ของหวีปรับความถี่แสงแบบอิเล็กโทรออปติก
ในการใช้งานจริงของหวีความถี่ออปติกโมดูเลเตอร์ไฟฟ้าออปติก สามารถแบ่งได้เป็นสเปกตรัมหวีเดี่ยวและหวีคู่ ระยะห่างของเส้นสเปกตรัมหวีเดี่ยวแคบมาก จึงสามารถให้ความแม่นยำสูงได้ ในขณะเดียวกัน เมื่อเปรียบเทียบกับหวีความถี่ออปติกที่ผลิตโดยเลเซอร์แบบล็อกโหมด อุปกรณ์หวีความถี่ออปติกโมดูเลเตอร์ไฟฟ้าออปติกมีขนาดเล็กลงและปรับได้ดีกว่า สเปกโตรมิเตอร์หวีคู่ผลิตขึ้นโดยการรบกวนของหวีเดี่ยวที่สอดคล้องกันสองหวีที่มีความถี่การทำซ้ำต่างกันเล็กน้อย และความแตกต่างของความถี่การทำซ้ำคือระยะห่างของเส้นสเปกตรัมหวีการรบกวนใหม่ เทคโนโลยีหวีความถี่ออปติกสามารถใช้ในการถ่ายภาพด้วยแสง การวัดระยะ การวัดความหนา การปรับเทียบเครื่องมือ การสร้างสเปกตรัมรูปคลื่นโดยพลการ โฟโตนิกส์ความถี่วิทยุ การสื่อสารระยะไกล การพรางตัวด้วยแสง และอื่นๆ
รูปที่ 4 สถานการณ์การใช้งานของหวีความถี่ออปติคอล: การวัดโปรไฟล์กระสุนความเร็วสูงเป็นตัวอย่าง
เวลาโพสต์ : 19-12-2023