หวีความถี่แสงโมดูเลเตอร์ไฟฟ้าออปติกคืออะไร? ส่วนที่หนึ่ง

หวีความถี่แสงเป็นสเปกตรัมที่ประกอบด้วยชุดของส่วนประกอบความถี่ที่มีระยะห่างเท่าๆ กันบนสเปกตรัม ซึ่งสามารถสร้างขึ้นได้โดยเลเซอร์ เครื่องสะท้อนกลับ หรือโมดูเลเตอร์ไฟฟ้าแสง- หวีความถี่แสงที่สร้างขึ้นโดยโมดูเลเตอร์ไฟฟ้าออปติกมีลักษณะของความถี่การทำซ้ำสูง การทำให้แห้งภายในและกำลังสูง ฯลฯ ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในการสอบเทียบเครื่องมือ สเปกโทรสโกปี หรือฟิสิกส์พื้นฐาน และดึงดูดความสนใจของนักวิจัยมากขึ้นเรื่อยๆ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา

เมื่อเร็ว ๆ นี้ Alexandre Parriaux และคนอื่นๆ จากมหาวิทยาลัย Burgendi ในฝรั่งเศสได้ตีพิมพ์บทความทบทวนในวารสาร Advances in Optics and Photonics โดยแนะนำความก้าวหน้าการวิจัยล่าสุดและการประยุกต์ใช้หวีความถี่แสงที่สร้างโดยระบบอย่างเป็นระบบการปรับด้วยแสงไฟฟ้า: รวมถึงการแนะนำหวีความถี่แสงวิธีการและลักษณะของหวีความถี่แสงที่สร้างขึ้นโดยโมดูเลเตอร์ไฟฟ้าแก้วนำแสงและสุดท้ายก็แจกแจงสถานการณ์การใช้งานของโมดูเลเตอร์ไฟฟ้าแก้วนำแสงรายละเอียดหวีความถี่แสง รวมถึงการประยุกต์ใช้สเปกตรัมที่แม่นยำ การรบกวนหวีแสงคู่ การสอบเทียบเครื่องมือ และการสร้างรูปคลื่นตามอำเภอใจ และหารือเกี่ยวกับหลักการเบื้องหลังการใช้งานที่แตกต่างกัน ในที่สุด ผู้เขียนให้โอกาสของเทคโนโลยีหวีความถี่แสงโมดูเลเตอร์ไฟฟ้าออปติก

01 พื้นหลัง

เดือนนี้เมื่อ 60 ปีที่แล้ว ดร.ไมมานได้คิดค้นเลเซอร์ทับทิมเครื่องแรก สี่ปีต่อมา Hargrove, Fock และ Pollack จาก Bell Laboratories ในสหรัฐอเมริกาเป็นคนแรกที่รายงานการล็อคโหมดแบบแอคทีฟที่ประสบความสำเร็จในเลเซอร์ฮีเลียม-นีออน สเปกตรัมเลเซอร์ล็อคโหมดในโดเมนเวลาจะแสดงเป็นการปล่อยพัลส์ ในโดเมนความถี่คือชุดของเส้นสั้นที่ไม่ต่อเนื่องและเท่ากัน ซึ่งคล้ายกับการใช้หวีประจำวันของเรามาก ดังนั้นเราจึงเรียกสเปกตรัมนี้ว่า "หวีความถี่แสง" เรียกว่า "หวีความถี่แสง"

เนื่องจากมีโอกาสในการใช้งานที่ดีของหวีแบบใช้แสง จึงได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี 2548 ให้กับ Hansch และ Hall ซึ่งเป็นผู้บุกเบิกเทคโนโลยีหวีแบบใช้แสง นับตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา การพัฒนาหวีแบบใช้แสงก็ก้าวไปสู่ขั้นใหม่ เนื่องจากการใช้งานที่แตกต่างกันมีข้อกำหนดที่แตกต่างกันสำหรับหวีแสง เช่น กำลัง ระยะห่างระหว่างบรรทัด และความยาวคลื่นกลาง สิ่งนี้ได้นำไปสู่ความต้องการใช้วิธีการทดลองที่แตกต่างกันเพื่อสร้างหวีแสง เช่น เลเซอร์แบบล็อคโหมด เครื่องสะท้อนเสียงขนาดเล็ก และออปติคัลไฟฟ้า โมดูเลเตอร์

มะเดื่อ. 1 สเปกตรัมโดเมนเวลาและสเปกตรัมโดเมนความถี่ของหวีความถี่แสง
แหล่งที่มาของภาพ: หวีความถี่ไฟฟ้าออปติก

นับตั้งแต่การค้นพบหวีความถี่แสง หวีความถี่แสงส่วนใหญ่ผลิตขึ้นโดยใช้เลเซอร์ที่ล็อคโหมด ในเลเซอร์ที่ล็อคโหมด ช่องที่มีเวลาไปกลับ τ ใช้เพื่อแก้ไขความสัมพันธ์ของเฟสระหว่างโหมดตามยาว เพื่อที่จะกำหนดอัตราการเกิดซ้ำของเลเซอร์ ซึ่งโดยทั่วไปอาจมีตั้งแต่เมกะเฮิรตซ์ (MHz) ถึงกิกะเฮิรตซ์ ( กิกะเฮิรตซ์)

หวีความถี่แสงที่สร้างโดยไมโครเรโซเนเตอร์จะขึ้นอยู่กับเอฟเฟกต์แบบไม่เชิงเส้น และเวลาไปกลับจะถูกกำหนดโดยความยาวของไมโครคาวิตี้ เนื่องจากความยาวของไมโครคาวิตีโดยทั่วไปจะน้อยกว่า 1 มม. ความถี่แสง หวีที่สร้างโดยไมโครคาวิตี้โดยทั่วไปคือ 10 กิกะเฮิรตซ์ถึง 1 เทราเฮิร์ตซ์ ไมโครคาวิตี้ทั่วไปมีสามประเภท ได้แก่ ไมโครทูบูล ไมโครสเฟียร์ และไมโครริง การใช้เอฟเฟกต์แบบไม่เชิงเส้นในเส้นใยนำแสง เช่น การกระเจิงของบริลลูอินหรือการผสมสี่คลื่น รวมกับไมโครคาวิตี้ ทำให้เกิดหวีความถี่แสงในช่วงสิบนาโนเมตรได้ นอกจากนี้ ยังสามารถสร้างหวีความถี่แสงได้โดยใช้โมดูเลเตอร์อะคูสติก-ออปติกบางตัว