전기광학 효과는 전기장이 인가될 때 물질의 굴절률이 변하는 효과를 말합니다. 전기광학 효과에는 두 가지 주요 종류가 있습니다. 하나는 포켈스 효과라고도 하는 1차 전기광학 효과로, 인가된 전기장에 따라 물질의 굴절률이 선형적으로 변하는 것을 말합니다. 다른 하나는 케르 효과라고도 하는 2차 전기광학 효과로, 물질의 굴절률 변화가 전기장의 제곱에 비례합니다. 대부분의 전기광학 변조기는 포켈스 효과에 기반합니다. 전기광학 변조기를 사용하면 입사광의 위상을 변조할 수 있으며, 위상 변조를 기반으로 특정 변환을 통해 빛의 세기 또는 편광도 변조할 수 있습니다.
그림 2에 나타낸 바와 같이 여러 가지 고전적 구조가 있습니다. (a), (b), (c)는 모두 구조가 간단한 단일 변조기 구조이지만, 생성된 광 주파수 빗의 선폭은 전기광학 대역폭에 의해 제한됩니다. 반복 주파수가 높은 광 주파수 빗이 필요한 경우, 그림 2(d)(e)와 같이 두 개 이상의 변조기를 캐스케이드 방식으로 연결해야 합니다. 광 주파수 빗을 생성하는 마지막 유형의 구조는 전기광학 공진기입니다. 전기광학 공진기는 공진기 내부에 전기광학 변조기를 배치하거나, 그림 3과 같이 공진기 자체가 전기광학 효과를 생성할 수 있습니다.
그림 2. 광 주파수 빗을 생성하기 위한 여러 실험 장치전기광학 변조기
그림 3 여러 전기광학 공동의 구조
03 전기광학 변조 광 주파수 빗 특성
장점 1: 조정 가능성
광원이 가변 광역 스펙트럼 레이저이고 전기광학 변조기 또한 특정 동작 주파수 대역폭을 가지므로, 전기광학 변조 광 주파수 빗 또한 주파수 가변이 가능합니다. 가변 주파수 외에도, 변조기의 파형 생성이 가변적이므로, 생성된 광 주파수 빗의 반복 주파수 또한 가변적입니다. 이는 모드 잠금 레이저와 마이크로 공진기에서 생성되는 광 주파수 빗에는 없는 장점입니다.
두 번째 장점: 반복 빈도
반복률은 유연할 뿐만 아니라 실험 장비를 변경하지 않고도 달성할 수 있습니다. 전기광학 변조 광 주파수 빗의 선폭은 변조 대역폭과 거의 동일하며, 일반적인 상용 전기광학 변조기의 대역폭은 40GHz입니다. 전기광학 변조 광 주파수 빗의 반복 주파수는 마이크로 공진기(최대 100GHz까지 가능)를 제외한 다른 모든 방식으로 생성된 광 주파수 빗 대역폭을 초과할 수 있습니다.
장점 3: 스펙트럼 셰이핑
다른 방식으로 제작된 광 빗과 비교했을 때, 전기광학 변조 광 빗의 광 디스크 모양은 무선 주파수 신호, 바이어스 전압, 입사 편광 등과 같은 여러 자유도에 의해 결정되며, 이를 사용하여 다양한 빗의 강도를 제어하여 스펙트럼 형성 목적을 달성할 수 있습니다.
04 전기광학 변조기 광주파수 빗의 응용
전기광학 변조기 광 주파수 빗의 실제 응용 분야에서는 단일 빗살 스펙트럼과 이중 빗살 스펙트럼으로 나눌 수 있습니다. 단일 빗살 스펙트럼의 선 간격은 매우 좁아 높은 정확도를 얻을 수 있습니다. 동시에, 모드 잠금 레이저로 생성된 광 주파수 빗과 비교할 때, 전기광학 변조기 광 주파수 빗은 장치가 더 작고 조정성이 더 뛰어납니다. 이중 빗살 분광기는 반복 주파수가 약간 다른 두 개의 간섭성 단일 빗살의 간섭으로 생성되며, 반복 주파수의 차이는 새로운 간섭 빗살 스펙트럼의 선 간격입니다. 광 주파수 빗 기술은 광학 이미징, 거리 측정, 두께 측정, 기기 교정, 임의 파형 스펙트럼 형성, 무선 주파수 광자학, 원격 통신, 광학 스텔스 등에 사용될 수 있습니다.
그림 4 광 주파수 빗의 응용 시나리오: 고속 탄환 프로파일 측정을 예로 들어 설명
게시 시간: 2023년 12월 19일