광 주파수 빗은 스펙트럼에서 균일하게 간격이 있는 일련의 주파수 구성 요소로 구성된 스펙트럼으로, 모드 잠금 레이저, 공진기 또는전기광학 변조기. 광 주파수 빗은 다음에 의해 생성됩니다.전기광학 변조기높은 반복 주파수, 내부 혼합, 높은 전력 등의 특성을 가지고 있어 기기 교정, 분광학, 기초 물리학 등에서 널리 사용되고 있으며, 최근 몇 년 동안 점점 더 많은 연구자들의 관심을 끌고 있습니다.
최근 프랑스 Burgendi 대학의 Alexandre Parriaux 등은 저널 Advances in Optics and Photonics에 리뷰 논문을 발표하여 광 주파수 빗의 최신 연구 진행 상황과 응용 분야를 체계적으로 소개했습니다.전기광학 변조: 광 주파수 빗의 소개, 광 주파수 빗의 생성 방법 및 특성이 포함됩니다.전기광학 변조기마지막으로 응용 프로그램 시나리오를 열거합니다.전기광학 변조기정밀 스펙트럼, 이중 광 빗 간섭, 계측기 교정 및 임의 파형 생성을 포함하여 광 주파수 빗을 자세히 살펴보고, 다양한 응용 분야의 원리를 논의합니다. 마지막으로 전기광학 변조기 광 주파수 빗 기술의 전망을 제시합니다.
01 배경
마이먼 박사가 최초의 루비 레이저를 발명한 지 60년이 지난 오늘, 미국 벨 연구소의 하그로브, 폭, 폴락은 헬륨-네온 레이저에서 능동 모드 잠금을 최초로 보고했습니다. 시간 영역에서 모드 잠금 레이저 스펙트럼은 펄스 방출로 표현되고, 주파수 영역에서는 불연속적이고 등거리의 짧은 선들이 나타나는데, 이는 우리가 일상적으로 사용하는 빗살(comb)과 매우 유사합니다. 그래서 이 스펙트럼을 "광 주파수 빗(optical frequency comb)"이라고 부릅니다. "광 주파수 빗"이라고도 합니다.
광 빗의 뛰어난 응용 전망 덕분에 2005년 노벨 물리학상은 광 빗 기술에 선구적인 연구를 수행한 한쉬와 홀에게 수여되었습니다. 이후 광 빗의 개발은 새로운 국면에 접어들었습니다. 응용 분야마다 전력, 선 간격, 중심 파장 등 광 빗에 대한 요구 조건이 다르기 때문에, 모드 잠금 레이저, 마이크로 공진기, 전기광학 변조기와 같은 다양한 실험적 방법을 사용하여 광 빗을 개발해야 했습니다.
그림 1 광 주파수 빗의 시간 영역 스펙트럼 및 주파수 영역 스펙트럼
이미지 출처: 전기광학 주파수 빗
광 주파수 빗이 발견된 이후, 대부분의 광 주파수 빗은 모드 잠금 레이저를 사용하여 제작되었습니다. 모드 잠금 레이저에서는 왕복 시간(τ)을 갖는 공동(cavity)을 사용하여 종방향 모드 간의 위상 관계를 고정함으로써 레이저의 반복률을 결정하는데, 일반적으로 메가헤르츠(MHz)에서 기가헤르츠(GHz)까지 다양합니다.
마이크로 공진기에서 생성되는 광 주파수 빗은 비선형 효과에 기반하며, 왕복 시간은 마이크로 캐비티의 길이에 따라 결정됩니다. 마이크로 캐비티의 길이는 일반적으로 1mm 미만이므로, 마이크로 캐비티에서 생성되는 광 주파수 빗은 일반적으로 10기가헤르츠에서 1테라헤르츠입니다. 마이크로 캐비티에는 미세소관, 미세구, 마이크로링의 세 가지 일반적인 유형이 있습니다. 브릴루앙 산란이나 4파장 혼합과 같은 광섬유의 비선형 효과를 마이크로 캐비티와 결합하여 수십 나노미터 범위의 광 주파수 빗을 생성할 수 있습니다. 또한, 일부 음향 광학 변조기를 사용하여 광 주파수 빗을 생성할 수도 있습니다.
게시 시간: 2023년 12월 18일