LiNbO3 변조기의 새로운 돌파구

새로운 돌파구LiNbO3 변조기
최근 중국 연구진이 PDH 레이저 주파수 잠금 기술에 대한 핵심 발명 특허를 공개했습니다. 이 특허는 비선형 SOA(반도체 광 증폭기)를 사용하여 측파대를 생성하는 PDH 레이저 주파수 잠금 시스템에 관한 것입니다. 이 특허는 리튬 니오베이트(LiNbO3 변조기) 등의 사용으로 인해 발생하는 기존 PDH(파운드-드레버-홀) 레이저 주파수 잠금 시스템의 여러 주요 문제점을 해결하는 것을 목표로 합니다.전기광학 변조기.
1. 기존 해결책의 주요 문제점은 다음과 같습니다:
1.1 높은 비용 및 복잡한 구조: 기존의 전기광학 변조기는 복잡한 RF 구동 및 바이어스 회로를 필요로 합니다.
1.2 환경 민감성: 온도 및 스트레스 변화에 민감하며, 분극 상태 이상이 발생하기 쉽습니다.
1.3 잔류 진폭 변조(RAM) 효과: 이는 오차 신호에 DC 바이어스를 발생시켜 레이저 잠금점의 드리프트를 유발하고 시스템의 장기 안정성에 심각한 영향을 미칩니다.
2. 연구팀이 제안한 혁신적인 해결책은 다음과 같습니다.
기존의 전기광학 변조기를 완전히 버리고 협력적 설계 방식을 채택한다.반도체 광 증폭기(SOA 증폭기)는 이중 경로 음향광학 주파수 변환기와 결합됩니다. 구체적인 작동 원리는 다음과 같습니다. 시드 레이저를 분할한 후, 두 개의 이중 경로 음향광학 주파수 변환기를 통해 정밀하게 주파수 변환하여 주파수 차이를 발생시키고, 이 두 경로의 빛을 합쳐 이득 포화 상태의 SOA 증폭기에 주입합니다. 4파 혼합(FWM)과 같은 비선형 효과를 활용하여 주파수 차이를 발생시킵니다.SOA 증폭기PDH 주파수 잠금에 필요한 다중 측파대 신호가 효율적으로 생성됩니다.
3. 이 기술은 다음과 같은 획기적인 성능상의 이점을 제공합니다.
3.1 RAM 문제 극복 및 초고도 장기 안정성 달성: SOA 증폭기 장치(일반적으로 버터플라이 패키지)는 온도 제어 기능을 통합하고 환경적 교란에 매우 둔감하여 물리적 메커니즘상의 RAM 문제를 방지하고 5×10⁻¹¹/일보다 우수한 공진기 길이 잠금 정확도를 달성합니다.
3.2 측파대 정밀 매칭 및 신호 대 잡음비의 현저한 향상: 두 개의 전압 제어 발진기(VCO)를 이용하여 두 개의 이중 경로 음향광학 주파수 시프터(100MHz~200MHz)의 시프트량을 독립적으로 제어함으로써 생성된 측파대의 주파수 간격을 기준 공동의 자유 스펙트럼 범위(FSR)와 완벽하게 매칭시킬 수 있어 오차 신호의 신호 대 잡음비를 크게 향상시킬 수 있다.
3.3 비용 절감 및 효율성 향상으로 시스템 소형화에 유리: 고가의 전기광학 변조기와 복잡한 회로가 필요 없는 SOA 광 증폭기는 간단한 전류 구동만으로 작동하므로 전체 시스템이 더욱 소형화되고 비용이 절감되어 고정밀 레이저 외부 필드 응용 분야 및 소형화에 더욱 적합합니다.
3.4 이 기술의 광범위한 응용 전망 및 시장 수요는 다음과 같습니다.
우주 및 무인 항공기용 광학 시계: 뛰어난 내교 특성으로 항공우주 및 무인 항공기 분야의 요구 사항을 완벽하게 충족합니다.
양자 중력계 및 저온 원자 간섭계: 고정밀 지질 탐사 및 수중 항해에 사용될 수 있습니다.
고차 광섬유 감지 및 코히런트 위상 배열 레이더(LiDAR): 매우 좁은 선폭과 드리프트가 없는 기준 광원을 제공할 수 있습니다.
제2차 세계 양자 혁명과 양자 센서의 소형화 추세에 따라 자율 제어 가능하고 저비용이며 주파수 안정화가 뛰어난 레이저 모듈에 대한 시장 수요가 급증하고 있으며, 본 특허 기술은 이러한 시장 추세에 정확히 부합합니다.