ล้มล้างขนบธรรมเนียมดั้งเดิมตัวปรับแต่ง LiNbO3
เมื่อไม่นานมานี้ ทีมวิจัยในประเทศจีนได้ตีพิมพ์สิทธิบัตรสิ่งประดิษฐ์สำหรับเทคโนโลยีการล็อกความถี่เลเซอร์โดยใช้ตัวปรับสัญญาณ LiNbO3 หัวใจสำคัญของสิทธิบัตรนี้คือระบบล็อกความถี่เลเซอร์ PDH (Pound Driver Hall) รูปแบบใหม่ที่พลิกโฉมวิธีการแบบดั้งเดิม
1. จุดอ่อนของเทคโนโลยีแบบดั้งเดิม:
ระบบล็อคความถี่ PDH แบบดั้งเดิมมักใช้ลิเธียมไนโอเบต (LiNbO3)ตัวปรับสัญญาณอิเล็กโทรออปติกเพื่อสร้างแถบข้างแสงที่ต้องการ วิธีการนี้มีปัญหาหลักสามประการ ได้แก่ ต้นทุนสูงและโครงสร้างซับซ้อน (ต้องใช้วงจรขับ RF ที่ซับซ้อน) ความไวต่อสภาพแวดล้อม (การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและความเครียดอาจทำให้ประสิทธิภาพไม่เสถียรได้ง่าย) และผลกระทบจากการมอดูเลชั่นแอมพลิจูดตกค้าง (RAM) ซึ่งอาจทำให้สัญญาณล็อคเบี่ยงเบนและส่งผลกระทบอย่างร้ายแรงต่อเสถียรภาพในระยะยาวของระบบ
2. โซลูชันที่เป็นนวัตกรรม:
ทีมวิจัยของจีนได้ละทิ้งตัวปรับสัญญาณแสงไฟฟ้าแบบดั้งเดิมไปโดยสิ้นเชิง นวัตกรรมหลักอยู่ที่การออกแบบร่วมกันของ “ตัวขยายสัญญาณแสงเซมิคอนดักเตอร์ (SOA amplifier) รวมกับตัวเปลี่ยนความถี่อะคูสโตออปติกแบบสองช่องสัญญาณ (AOM modulator)” หลักการเฉพาะคือ: หลังจากแยกแสงเลเซอร์เริ่มต้นออกเป็นสองส่วนแล้ว จะใช้ลำแสงเลเซอร์สองลำตัวปรับสัญญาณ AOMใช้สำหรับการเลื่อนความถี่อย่างแม่นยำ จากนั้นลำแสงทั้งสองนี้จะถูกฉีดเข้าไปในเครื่องขยายสัญญาณ SOA ในสภาวะอิ่มตัวของอัตราขยาย สร้างสัญญาณหลายแถบข้างที่จำเป็นสำหรับการล็อกความถี่ PDH อย่างมีประสิทธิภาพโดยใช้ผลกระทบที่ไม่เป็นเชิงเส้น เช่น การผสมคลื่นสี่คลื่น (FWM) ภายในแอมพลิฟายเออร์ SOA.
3. ข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพที่เกิดจาก:
ความเสถียรสูงสุด: อุปกรณ์ SOA (เช่น บรรจุภัณฑ์แบบผีเสื้อ) มีการผสานรวมการควบคุมอุณหภูมิและไม่ไวต่อการรบกวนจากสิ่งแวดล้อม ซึ่งช่วยขจัดผลกระทบของ RAM จากกลไกทางกายภาพได้อย่างมีประสิทธิภาพ และทำให้สามารถล็อกข้อมูลได้อย่างแม่นยำสูงในระยะยาว (ดีกว่า 5 × 10⁻¹¹/วัน)
อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนสูง: ด้วยการควบคุมการเลื่อนความถี่ของตัวปรับสัญญาณ AOM คู่ได้อย่างอิสระ ทำให้สามารถจับคู่ความถี่ของแถบข้างกับช่วงสเปกตรัมอิสระ (FSR) ของโพรงอ้างอิงได้อย่างแม่นยำ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนของสัญญาณผิดพลาดได้อย่างมาก
การลดต้นทุนและการย่อส่วน: แอมพลิฟายเออร์ SOA กำจัดตัวปรับสัญญาณไฟฟ้าเชิงแสงราคาแพงและวงจรที่ซับซ้อน โดยใช้เพียงการขับกระแสไฟฟ้าอย่างง่ายเท่านั้น ทำให้ระบบมีขนาดกะทัดรัดและคุ้มค่ามากขึ้น ซึ่งเอื้อต่อการย่อส่วนและการใช้งานอุปกรณ์ได้จริง
4. โอกาสในการประยุกต์ใช้และความต้องการของตลาด:
เทคโนโลยีนี้ตอบโจทย์ความต้องการที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วสำหรับแหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์ที่มีความเสถียรสูงมากในการพัฒนาเทคโนโลยีควอนตัม และมีโอกาสในการประยุกต์ใช้งานอย่างกว้างขวาง รวมถึง:
นาฬิกาไฟแบบติดตั้งในอวกาศและยานพาหนะ (ต้องทนต่อแรงสั่นสะเทือนรุนแรง)
เครื่องวัดความโน้มถ่วงควอนตัมและเครื่องวัดการรบกวนของอะตอมเย็น (ใช้ในการสำรวจทางธรณีวิทยาและการนำทางใต้น้ำ)
ระบบตรวจจับด้วยใยแก้วนำแสงและ LiDAR ขั้นสูง
ในตลาดปัจจุบัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ อุตสาหกรรมทางทหาร และการบินและอวกาศเชิงพาณิชย์ มีความต้องการโมดูลเลเซอร์ที่ควบคุมได้อิสระ ต้นทุนต่ำ และมีความเสถียรของความถี่สูงเพิ่มขึ้นอย่างมากจากภาคธุรกิจ เทคโนโลยีที่ได้รับการจดสิทธิบัตรนี้ตอบโจทย์แนวโน้มของตลาดนี้ได้อย่างแม่นยำ
วันที่โพสต์: 4 มิถุนายน 2569