Un peigne de fréquences optiques est un spectre composé d'une série de composantes de fréquence régulièrement espacées sur le spectre, qui peuvent être générées par des lasers à verrouillage de mode, des résonateurs oumodulateurs électro-optiques. Peignes de fréquences optiques générés parmodulateurs électro-optiquesprésentent les caractéristiques d'une fréquence de répétition élevée, d'un séchage interne et d'une puissance élevée, etc., qui sont largement utilisées dans l'étalonnage des instruments, la spectroscopie ou la physique fondamentale, et ont suscité de plus en plus d'intérêt chez les chercheurs ces dernières années.
Récemment, Alexandre Parriaux et d'autres de l'Université de Burgendi en France ont publié un article de synthèse dans la revue Advances in Optics and Photonics, présentant systématiquement les dernières avancées de la recherche et l'application des peignes de fréquences optiques générés parmodulation électro-optique:Il comprend l'introduction du peigne de fréquences optiques, la méthode et les caractéristiques du peigne de fréquences optiques généré parmodulateur électro-optique, et énumère enfin les scénarios d'application demodulateur électro-optiqueL'auteur détaille le peigne de fréquences optiques, notamment l'application du spectre de précision, l'interférence du double peigne optique, l'étalonnage des instruments et la génération de formes d'ondes arbitraires, et aborde les principes sous-jacents à différentes applications. Enfin, l'auteur présente les perspectives de la technologie du peigne de fréquences optiques à modulateur électro-optique.
01 Contexte
Il y a 60 ans ce mois-ci, le Dr Maiman inventait le premier laser à rubis. Quatre ans plus tard, Hargrove, Fock et Pollack des Laboratoires Bell aux États-Unis étaient les premiers à signaler le verrouillage de mode actif obtenu dans les lasers hélium-néon. Le spectre laser à verrouillage de mode est représenté dans le domaine temporel par une émission d'impulsions, tandis que dans le domaine fréquentiel, il se présente sous la forme d'une série de courtes lignes discrètes et équidistantes, très semblables à nos peignes quotidiens. C'est pourquoi nous appelons ce spectre « peigne de fréquences optiques ». On parle alors de « peigne de fréquences optiques ».
Grâce aux perspectives d'application prometteuses du peigne optique, le prix Nobel de physique a été décerné en 2005 à Hansch et Hall, pionniers de la technologie des peignes optiques. Depuis, le développement de ce type de peigne a franchi une nouvelle étape. Les exigences des peignes optiques varient selon les applications, notamment en termes de puissance, d'espacement des lignes et de longueur d'onde centrale. Il est donc nécessaire d'utiliser différents moyens expérimentaux pour générer des peignes optiques, tels que les lasers à verrouillage de mode, les micro-résonateurs et les modulateurs électro-optiques.
FIG. 1 Spectre du domaine temporel et spectre du domaine fréquentiel du peigne de fréquences optiques
Source de l'image : Peignes de fréquences électro-optiques
Depuis la découverte des peignes de fréquences optiques, la plupart de ces peignes ont été produits à l'aide de lasers à modes verrouillés. Dans ces lasers, une cavité avec un temps d'aller-retour de τ est utilisée pour fixer la relation de phase entre les modes longitudinaux, afin de déterminer le taux de répétition du laser, qui peut généralement varier de mégahertz (MHz) à gigahertz (GHz).
Le peigne de fréquences optiques généré par le micro-résonateur repose sur des effets non linéaires, et le temps d'aller-retour est déterminé par la longueur de la microcavité. Celle-ci étant généralement inférieure à 1 mm, le peigne de fréquences optiques généré par la microcavité est généralement compris entre 10 gigahertz et 1 térahertz. Il existe trois types courants de microcavités : les microtubules, les microsphères et les microanneaux. L'utilisation d'effets non linéaires dans les fibres optiques, tels que la diffusion Brillouin ou le mélange à quatre ondes, combinés aux microcavités, permet de produire des peignes de fréquences optiques de l'ordre de quelques dizaines de nanomètres. De plus, des peignes de fréquences optiques peuvent également être générés à l'aide de modulateurs acousto-optiques.
Date de publication : 18 décembre 2023