شانه فرکانس نوری مدولاتور الکترواپتیک چیست؟ قسمت دوم

02مدولاتور الکترواپتیکومدولاسیون الکترواپتیکشانه فرکانس نوری

اثر الکترواپتیکی به اثری اشاره دارد که ضریب شکست یک ماده با اعمال میدان الکتریکی تغییر می‌کند. دو نوع اصلی از اثر الکترواپتیکی وجود دارد، یکی اثر الکترواپتیکی اولیه است که به عنوان اثر پوکلز نیز شناخته می شود، که به تغییر خطی ضریب شکست مواد با میدان الکتریکی اعمال شده اشاره دارد. دیگری اثر الکترواپتیکی ثانویه است که به عنوان اثر کر نیز شناخته می شود، که در آن تغییر در ضریب شکست ماده متناسب با مربع میدان الکتریکی است. اکثر مدولاتورهای الکترواپتیکی بر اساس اثر پوکلز ساخته شده اند. با استفاده از مدولاتور الکترواپتیک می‌توانیم فاز نور فرودی را مدوله کنیم و بر اساس مدولاسیون فاز، از طریق یک تبدیل خاص، شدت یا قطبش نور را نیز تعدیل کنیم.

چندین ساختار کلاسیک مختلف وجود دارد، همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است. (الف)، (ب) و (ج) همگی ساختارهای مدولاتور واحد با ساختار ساده هستند، اما عرض خط شانه فرکانس نوری تولید شده توسط الکترواپتیکال محدود شده است. پهنای باند اگر یک شانه فرکانس نوری با فرکانس تکرار بالا مورد نیاز باشد، دو یا چند مدولاتور به صورت آبشاری مورد نیاز است، همانطور که در شکل 2(d)(e) نشان داده شده است. آخرین نوع ساختاری که یک شانه فرکانس نوری تولید می کند، تشدید کننده الکترواپتیکی نامیده می شود که مدولاتور الکترواپتیکی است که در تشدید کننده قرار می گیرد، یا خود تشدید کننده می تواند یک اثر الکترواپتیکی ایجاد کند، همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است.

شکل 2 چندین دستگاه آزمایشی برای تولید شانه های فرکانس نوری بر اساسمدولاتورهای الکترواپتیک

شکل 3 ساختار چندین حفره الکترواپتیکی
03 ویژگی های شانه فرکانس نوری مدولاسیون الکترواپتیک

مزیت اول: تنظیم پذیری

از آنجایی که منبع نور یک لیزر با طیف گسترده قابل تنظیم است و مدولاتور الکترواپتیکی نیز دارای پهنای باند فرکانس کاری مشخصی است، شانه فرکانس نوری مدولاسیون الکترواپتیکی نیز قابل تنظیم فرکانس است. علاوه بر فرکانس قابل تنظیم، از آنجایی که تولید شکل موج مدولاتور قابل تنظیم است، فرکانس تکرار شانه فرکانس نوری حاصل نیز قابل تنظیم است. این مزیتی است که شانه های فرکانس نوری تولید شده توسط لیزرهای قفل دار و میکرو تشدید کننده ها فاقد آن هستند.

مزیت دوم: فراوانی تکرار

سرعت تکرار نه تنها انعطاف پذیر است، بلکه بدون تغییر تجهیزات آزمایشی نیز قابل دستیابی است. عرض خط شانه فرکانس نوری مدولاسیون الکترواپتیک تقریباً معادل پهنای باند مدولاسیون است، پهنای باند مدولاتور الکترواپتیک تجاری عمومی 40 گیگاهرتز است و فرکانس تکرار شانه فرکانس نوری مدولاسیون الکترواپتیک می تواند از پهنای باند شانه فرکانس نوری تولید شده تجاوز کند. با تمام روش های دیگر به جز میکرو تشدید کننده (که می تواند به 100 گیگاهرتز برسد).

مزیت 3: شکل دهی طیفی

در مقایسه با شانه نوری تولید شده توسط روش های دیگر، شکل دیسک نوری شانه نوری مدوله شده الکترواپتیکی توسط تعدادی درجات آزادی، مانند سیگنال فرکانس رادیویی، ولتاژ بایاس، پلاریزاسیون تصادفی و غیره تعیین می شود. برای کنترل شدت شانه های مختلف برای دستیابی به هدف شکل دهی طیفی استفاده می شود.

04 استفاده از شانه فرکانس نوری مدولاتور الکترواپتیک

در کاربرد عملی شانه فرکانس نوری مدولاتور الکترواپتیک، می توان آن را به طیف های تک و دو شانه تقسیم کرد. فاصله خطوط یک طیف تک شانه بسیار باریک است، بنابراین می توان به دقت بالایی دست یافت. در عین حال، در مقایسه با شانه فرکانس نوری تولید شده توسط لیزر حالت قفل، دستگاه شانه فرکانس نوری مدولاتور الکترواپتیک کوچکتر و بهتر قابل تنظیم است. طیف سنج دو شانه با تداخل دو شانه منفرد منسجم با فرکانس های تکرار کمی متفاوت تولید می شود و تفاوت در فرکانس تکرار، فاصله خطوط طیف شانه تداخلی جدید است. فناوری شانه فرکانس نوری را می توان در تصویربرداری نوری، محدوده، اندازه گیری ضخامت، کالیبراسیون ابزار، شکل دادن به طیف شکل موج دلخواه، فوتونیک فرکانس رادیویی، ارتباطات از راه دور، پنهان کاری نوری و غیره استفاده کرد.

شکل 4 سناریوی کاربردی شانه فرکانس نوری: اندازه گیری مشخصات گلوله با سرعت بالا به عنوان مثال