ما هو مشط التردد البصري المغير الكهروضوئي؟ الجزء الأول

مشط التردد البصري عبارة عن طيف يتكون من سلسلة من مكونات التردد المتباعدة بشكل متساوٍ على الطيف، والتي يمكن توليدها بواسطة أشعة الليزر ذات النمط المقفل، أو الرنانات، أوالمغيرون الكهروضوئية. أمشاط التردد البصري المتولدة عنالمغيرون الكهروضوئيةتتميز بخصائص تردد التكرار العالي، والتجفيف الداخلي والطاقة العالية، وما إلى ذلك، والتي تستخدم على نطاق واسع في معايرة الأجهزة، أو التحليل الطيفي، أو الفيزياء الأساسية، وقد اجتذبت المزيد والمزيد من اهتمام الباحثين في السنوات الأخيرة.

في الآونة الأخيرة، نشر ألكسندر باريو وآخرون من جامعة بورغندي في فرنسا ورقة مراجعة في مجلة Advances in Optics and Photonics، حيث قدموا بشكل منهجي أحدث التقدم البحثي وتطبيق أمشاط التردد الضوئية الناتجة عنالتعديل الكهروضوئي: يتضمن إدخال مشط التردد البصري، وطريقة وخصائص مشط التردد البصري المتولد عنهالمغير الكهروضوئية، وأخيرًا يعدد سيناريوهات التطبيقالمغير الكهروضوئيةمشط التردد البصري بالتفصيل، بما في ذلك تطبيق الطيف الدقيق، وتداخل المشط البصري المزدوج، ومعايرة الأجهزة وتوليد الشكل الموجي التعسفي، ويناقش المبدأ الكامن وراء التطبيقات المختلفة. أخيرًا، يعطي المؤلف آفاق تكنولوجيا مشط التردد البصري المغير الكهروضوئي.

01 الخلفية

في مثل هذا الشهر قبل 60 عامًا، اخترع الدكتور ميمان أول ليزر ياقوتي. بعد أربع سنوات، كان هارجروف وفوك وبولاك من مختبرات بيل في الولايات المتحدة أول من أبلغ عن قفل الوضع النشط الذي تم تحقيقه في ليزرات الهيليوم والنيون، ويتم تمثيل طيف ليزر قفل الوضع في المجال الزمني كانبعاث نبضي، يوجد في مجال التردد سلسلة من الخطوط القصيرة المنفصلة والمتساوية البعد، والتي تشبه إلى حد كبير استخدامنا اليومي للأمشاط، لذلك نسمي هذا الطيف "مشط التردد البصري". يشار إليه باسم "مشط التردد البصري".

بسبب احتمالية التطبيق الجيد للمشط البصري، مُنحت جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2005 لهانش وهال، اللذين قاما بعمل رائد في تكنولوجيا المشط البصري، ومنذ ذلك الحين، وصل تطوير المشط البصري إلى مرحلة جديدة. ونظرًا لأن التطبيقات المختلفة لها متطلبات مختلفة للأمشاط الضوئية، مثل الطاقة وتباعد الأسطر والطول الموجي المركزي، فقد أدى ذلك إلى الحاجة إلى استخدام وسائل تجريبية مختلفة لتوليد أمشاط بصرية، مثل أجهزة الليزر ذات النمط المقفل والرنانات الدقيقة والأجهزة الكهروضوئية. المغير.

تين. 1 طيف المجال الزمني وطيف المجال الترددي لمشط التردد البصري
مصدر الصورة: أمشاط التردد الكهروضوئي

منذ اكتشاف أمشاط التردد البصري، تم إنتاج معظم أمشاط التردد البصري باستخدام أشعة الليزر ذات الوضع المقفل. في أجهزة الليزر ذات الوضع المقفل، يتم استخدام تجويف بزمن ذهاب وإياب قدره τ لإصلاح علاقة الطور بين الأوضاع الطولية، وذلك لتحديد معدل تكرار الليزر، والذي يمكن أن يكون عمومًا من ميجا هرتز (MHz) إلى جيجا هرتز ( غيغاهرتز).

يعتمد مشط التردد البصري الناتج عن الرنان الصغير على تأثيرات غير خطية، ويتم تحديد وقت الرحلة ذهابًا وإيابًا بطول التجويف الصغير، لأن طول التجويف الصغير بشكل عام أقل من 1 مم، والتردد البصري يتراوح المشط الناتج عن التجويف الصغير بشكل عام من 10 جيجا هرتز إلى 1 تيرا هرتز. هناك ثلاثة أنواع شائعة من التجاويف الدقيقة، الأنابيب الدقيقة، الكرات المجهرية والحلقات الدقيقة. باستخدام التأثيرات غير الخطية في الألياف الضوئية، مثل تشتت Brillouin أو خلط الموجات الأربعة، جنبًا إلى جنب مع التجاويف الدقيقة، يمكن إنتاج أمشاط التردد البصري في نطاق عشرات النانومترات. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا إنشاء أمشاط التردد البصري باستخدام بعض المغيرات الصوتية الضوئية.