מהו מסרק תדרים אופטי אלקטרו-אופטי? חלק שני

02אפנן אלקטרו-אופטיואפנון אלקטרו-אופטימסרק תדר אופטי

אפקט אלקטרו-אופטי מתייחס להשפעה שמקדם השבירה של חומר משתנה כאשר מופעל שדה חשמלי. ישנם שני סוגים עיקריים של אפקט אלקטרו-אופטי, האחד הוא האפקט האלקטרו-אופטי העיקרי, הידוע גם בשם אפקט Pokels, המתייחס לשינוי הליניארי של מקדם השבירה של החומר עם השדה החשמלי המופעל. השני הוא האפקט האלקטרו-אופטי המשני, המכונה גם אפקט Kerr, שבו השינוי במקדם השבירה של החומר הוא פרופורציונלי לריבוע של השדה החשמלי. רוב המאפננים האלקטרו-אופטיים מבוססים על אפקט הפוקלס. באמצעות המאפנן האלקטרו-אופטי, נוכל לווסת את הפאזה של האור הנכנס, ועל בסיס אפנון הפאזה, באמצעות המרה מסוימת, נוכל גם לווסת את עוצמת או הקיטוב של האור.

ישנם מספר מבנים קלאסיים שונים, כפי שמוצג באיור 2. (א), (ב) ו-(ג) כולם מבנים מאפננים בודדים בעלי מבנה פשוט, אך רוחב הקו של מסרק התדר האופטי שנוצר מוגבל על ידי האלקטרו-אופטי רוחב פס. אם נדרש מסרק תדר אופטי עם תדר חזרות גבוה, נדרשים שני מאפננים או יותר במפל, כפי שמוצג באיור 2(ד)(ה). הסוג האחרון של מבנה שיוצר מסרק תדר אופטי נקרא מהוד אלקטרו-אופטי, שהוא המאפנן האלקטרו-אופטי המוצב במהוד, או שהמהוד עצמו יכול לייצר אפקט אלקטרו-אופטי, כפי שמוצג באיור 3.

תְאֵנָה. 2 מספר מכשירים ניסיוניים להפקת מסרקות תדר אופטיות על בסיסמאפננים אלקטרו-אופטיים

תְאֵנָה. 3 מבנים של מספר חללים אלקטרו-אופטיים
03 מאפייני מסרק תדרים אופטי אלקטרו-אופטי

יתרון ראשון: כוונון

מכיוון שמקור האור הוא לייזר רחב-ספקטרום מתכוונן, וגם למאפנן האלקטרו-אופטי יש רוחב פס מסוים של תדר פעולה, מסרק התדרים האופטי האלקטרו-אופטי ניתן גם לכוונון תדר. בנוסף לתדר הניתן לכוונון, מכיוון שיצירת צורת הגל של המאפנן ניתנת לכוונון, ניתן לכוונן גם תדר החזרות של מסרק התדר האופטי המתקבל. זהו יתרון שאין למסרקות תדר אופטיות המיוצרות על ידי לייזרים נעולים במצב ומיקרו-מהודים.

יתרון שני: תדירות חזרות

קצב החזרות הוא לא רק גמיש, אלא גם ניתן להשיגו מבלי לשנות את ציוד הניסוי. רוחב הקו של מסרק התדר האופטי האופטי האלקטרו-אופטי שווה בערך לרוחב הפס האפנון, רוחב הפס של המאפנן האלקטרו-אופטי המסחרי הוא 40GHz, ותדר החזרה של מסרק התדר האופטי של אפנון אלקטרו-אופטי יכול לעלות על רוחב הפס של מסרק התדר האופטי שנוצר. בכל שאר השיטות מלבד מהוד המיקרו (שיכול להגיע ל-100GHz).

יתרון 3: עיצוב ספקטרלי

בהשוואה למסרק האופטי המיוצר בדרכים אחרות, צורת הדיסק האופטי של המסרק האופטי המאופנן אלקטרו-אופטי נקבעת על ידי מספר דרגות חופש, כגון אות תדר רדיו, מתח הטיה, קיטוב אירוע וכו', שיכולות להיות משמש לשליטה בעוצמה של מסרקים שונים כדי להשיג את המטרה של עיצוב ספקטרלי.

04 יישום מסרק תדרים אופטי מאפנן אלקטרו-אופטי

ביישום המעשי של מסרק תדר אופטי מאפנן אלקטרו-אופטי, ניתן לחלק אותו לספקטרום מסרק יחיד וכפול. מרווח השורות של ספקטרום מסרק בודד הוא צר מאוד, כך שניתן להשיג דיוק גבוה. יחד עם זאת, בהשוואה למסרק התדר האופטי המיוצר על ידי לייזר נעול מצב, המכשיר של מסרק תדרים אופטי אלקטרו-אופטי קטן יותר וניתן לכיוון טוב יותר. ספקטרומטר המסרק הכפול מיוצר על ידי הפרעה של שני מסרקים בודדים קוהרנטיים עם תדרי חזרות מעט שונים, וההבדל בתדירות החזרות הוא מרווח השורות של ספקטרום מסרק ההפרעות החדש. ניתן להשתמש בטכנולוגיית מסרק תדר אופטי בהדמיה אופטית, טווח, מדידת עובי, כיול מכשירים, עיצוב ספקטרום צורות גל שרירותי, פוטוניקה בתדר רדיו, תקשורת מרחוק, התגנבות אופטית וכן הלאה.

תְאֵנָה. 4 תרחיש יישום של מסרק תדר אופטי: ניקח את המדידה של פרופיל כדור במהירות גבוהה כדוגמה