02معدِّل كهروضوئيوالتعديل الكهروضوئيمشط التردد البصري
يشير التأثير الكهروضوئي إلى تأثير تغير معامل الانكسار للمادة عند تطبيق مجال كهربائي. هناك نوعان رئيسيان من التأثير الكهروضوئي، الأول هو التأثير الكهروضوئي الأساسي، والمعروف أيضًا باسم تأثير بوكيلز، والذي يشير إلى التغير الخطي في معامل الانكسار للمادة مع المجال الكهربائي المطبق. والآخر هو التأثير الكهروضوئي الثانوي، والمعروف أيضًا باسم تأثير كير، حيث يتناسب التغير في معامل الانكسار للمادة مع مربع المجال الكهربائي. تعتمد معظم المُعدِّلات الكهروضوئية على تأثير بوكيلز. باستخدام المُعدِّل الكهروضوئي، يمكننا تعديل طور الضوء الساقط، وعلى أساس تعديل الطور، من خلال تحويل معين، يمكننا أيضًا تعديل شدة الضوء أو استقطابه.
هناك العديد من الهياكل الكلاسيكية المختلفة، كما هو موضح في الشكل 2. (أ) و(ب) و(ج) جميعها هياكل مُعدِّل واحد ذات بنية بسيطة، إلا أن عرض خط مشط التردد الضوئي المُولَّد محدود بعرض النطاق الكهروضوئي. إذا لزم مشط تردد ضوئي ذو تردد تكرار عالٍ، يلزم وجود مُعدِّلين أو أكثر في التسلسل، كما هو موضح في الشكل 2(د)(هـ). يُسمى النوع الأخير من الهياكل التي تُولِّد مشط تردد ضوئي بالمرنان الكهروضوئي، وهو المُعدِّل الكهروضوئي الموجود في الرنان، أو يمكن للمرنان نفسه أن يُنتج تأثيرًا كهروضوئيًا، كما هو موضح في الشكل 3.
الشكل 2. عدة أجهزة تجريبية لتوليد أمشاط التردد الضوئي بناءً علىالمعدلات الكهروضوئية
الشكل 3 هياكل العديد من التجاويف الكهروضوئية
03 خصائص مشط التردد الضوئي للتعديل الكهروضوئي
الميزة الأولى: القدرة على الضبط
بما أن مصدر الضوء هو ليزر واسع الطيف قابل للضبط، وللمُعدِّل الكهروضوئي نطاق تردد تشغيلي محدد، فإن مشط التردد الضوئي للتضمين الكهروضوئي قابل للضبط أيضًا. بالإضافة إلى التردد القابل للضبط، ولأن توليد الموجة للمُعدِّل قابل للضبط، فإن تردد تكرار مشط التردد الضوئي الناتج قابل للضبط أيضًا. وهذه ميزة لا تتمتع بها أمشاط التردد الضوئية المُنتَجة بواسطة ليزرات قفل الوضع والمرنانات الدقيقة.
الميزة الثانية: تكرار التكرار
معدل التكرار ليس مرنًا فحسب، بل يُمكن تحقيقه أيضًا دون الحاجة إلى تغيير المعدات التجريبية. عرض خط مشط التردد الضوئي للتضمين الكهروضوئي يُعادل تقريبًا عرض نطاق التضمين، ويبلغ عرض نطاق المُعدِّل الكهروضوئي التجاري العام 40 جيجاهرتز، ويمكن أن يتجاوز تردد تكرار مشط التردد الضوئي للتضمين الكهروضوئي عرض نطاق مشط التردد الضوئي المُولَّد بجميع الطرق الأخرى باستثناء الرنان الدقيق (الذي يصل تردده إلى 100 جيجاهرتز).
الميزة 3: التشكيل الطيفي
بالمقارنة مع المشط البصري المنتج بطرق أخرى، يتم تحديد شكل القرص البصري للمشط البصري المعدل بالكهرباء من خلال عدد من درجات الحرية، مثل إشارة التردد اللاسلكي، وجهد التحيز، والاستقطاب الساقط، وما إلى ذلك، والتي يمكن استخدامها للتحكم في شدة الأمشاط المختلفة لتحقيق غرض تشكيل الطيف.
04 تطبيق مشط التردد الضوئي للمُعدِّل الكهروضوئي
في التطبيق العملي لمشط التردد الضوئي للمُعدِّل الكهروضوئي، يُمكن تقسيمه إلى أطياف أحادية ومزدوجة. المسافة بين أسطر طيف المشط الواحد ضيقة جدًا، مما يُتيح دقة عالية. في الوقت نفسه، بالمقارنة مع مشط التردد الضوئي الناتج عن ليزر القفل النمطي، فإن جهاز مشط التردد الضوئي للمُعدِّل الكهروضوئي أصغر حجمًا وأكثر قابلية للضبط. يُنتج مطياف المشط المزدوج عن طريق تداخل مشطين مفردين متماسكين بترددات تكرار مختلفة قليلاً، ويُمثل الفرق في تردد التكرار المسافة بين أسطر طيف مشط التداخل الجديد. تُستخدم تقنية مشط التردد الضوئي في التصوير الضوئي، وتحديد المدى، وقياس السُمك، ومعايرة الأجهزة، وتشكيل طيف الموجة العشوائية، وفوتونيات الترددات الراديوية، والاتصالات عن بُعد، والتخفي البصري، وما إلى ذلك.
الشكل 4 سيناريو تطبيق مشط التردد البصري: أخذ قياس ملف تعريف الرصاصة عالية السرعة كمثال
وقت النشر: ١٩ ديسمبر ٢٠٢٣