02modulateur électro-optiqueetmodulation électro-optiquepeigne de fréquences optiques
L'effet électro-optique désigne la variation de l'indice de réfraction d'un matériau lorsqu'un champ électrique est appliqué. Il existe deux principaux types d'effets électro-optiques : l'effet primaire, également appelé effet Pokels, qui correspond à la variation linéaire de l'indice de réfraction du matériau en fonction du champ électrique appliqué. L'effet secondaire, également appelé effet Kerr, correspond à une variation proportionnelle au carré du champ électrique. La plupart des modulateurs électro-optiques sont basés sur l'effet Pokels. Grâce à eux, il est possible de moduler la phase de la lumière incidente et, grâce à cette modulation de phase et à une certaine conversion, de moduler l'intensité ou la polarisation de la lumière.
Il existe plusieurs structures classiques différentes, comme le montre la figure 2. (a), (b) et (c) sont toutes des structures à modulateur unique de structure simple, mais la largeur de ligne du peigne de fréquences optiques généré est limitée par la bande passante électro-optique. Si un peigne de fréquences optiques à fréquence de répétition élevée est requis, deux modulateurs ou plus sont nécessaires en cascade, comme le montre la figure 2(d)(e). Le dernier type de structure générant un peigne de fréquences optiques est appelé résonateur électro-optique. Le modulateur électro-optique placé dans le résonateur, ou le résonateur lui-même, peut produire un effet électro-optique, comme le montre la figure 3.
FIG. 2 Plusieurs dispositifs expérimentaux permettant de générer des peignes de fréquences optiques basés surmodulateurs électro-optiques
FIG. 3 Structures de plusieurs cavités électro-optiques
03 Caractéristiques du peigne de fréquences optiques de modulation électro-optique
Avantage numéro un : la possibilité de réglage
La source lumineuse étant un laser à large spectre accordable et le modulateur électro-optique disposant d'une certaine bande passante de fréquence de fonctionnement, le peigne de fréquences optiques de la modulation électro-optique est également accordable en fréquence. Outre cette fréquence accordable, la génération de la forme d'onde du modulateur étant également accordable, la fréquence de répétition du peigne de fréquences optiques résultant est également accordable. Il s'agit d'un avantage que ne présentent pas les peignes de fréquences optiques produits par les lasers à verrouillage de modes et les micro-résonateurs.
Avantage deux : la fréquence de répétition
La fréquence de répétition est non seulement flexible, mais peut également être obtenue sans modification de l'équipement expérimental. La largeur de ligne du peigne de fréquences optiques de modulation électro-optique est approximativement équivalente à la bande passante de modulation. La bande passante des modulateurs électro-optiques commerciaux est généralement de 40 GHz, et la fréquence de répétition du peigne de fréquences optiques de modulation électro-optique peut dépasser la bande passante du peigne de fréquences optiques générée par toutes les autres méthodes, à l'exception du micro-résonateur (qui peut atteindre 100 GHz).
Avantage 3 : mise en forme spectrale
Par rapport au peigne optique produit par d'autres moyens, la forme du disque optique du peigne optique modulé électro-optique est déterminée par un certain nombre de degrés de liberté, tels que le signal de radiofréquence, la tension de polarisation, la polarisation incidente, etc., qui peuvent être utilisés pour contrôler l'intensité de différents peignes pour atteindre l'objectif de mise en forme spectrale.
04 Application du peigne de fréquences optiques du modulateur électro-optique
Dans l'application pratique du peigne de fréquences optiques d'un modulateur électro-optique, on distingue les spectres à peigne simple et à peigne double. L'espacement des raies d'un peigne simple est très étroit, ce qui permet d'obtenir une grande précision. Par ailleurs, comparé au peigne de fréquences optique produit par un laser à verrouillage de mode, le peigne de fréquences optiques d'un modulateur électro-optique est plus compact et plus facilement accordable. Le spectromètre à double peigne est produit par l'interférence de deux peignes simples cohérents présentant des fréquences de répétition légèrement différentes. La différence de fréquence de répétition constitue l'espacement des raies du nouveau spectre à peigne interférentiel. La technologie du peigne de fréquences optiques peut être utilisée en imagerie optique, télémétrie, mesure d'épaisseur, étalonnage d'instruments, mise en forme de spectres de formes d'onde arbitraires, photonique radiofréquence, communication à distance, furtivité optique, etc.
FIG. 4 Scénario d'application du peigne de fréquences optiques : prendre comme exemple la mesure du profil d'une balle à grande vitesse
Date de publication : 19 décembre 2023