מהו מסרק תדרים אופטי של מודולטור אלקטרו-אופטי? חלק שני

02מודולטור אלקטרו-אופטיואפנון אלקטרו-אופטימסרק תדרים אופטי

אפקט אלקטרו-אופטי מתייחס לאפקט שבו מקדם השבירה של חומר משתנה כאשר מופעל שדה חשמלי. ישנם שני סוגים עיקריים של אפקט אלקטרו-אופטי, האחד הוא אפקט אלקטרו-אופטי ראשוני, המכונה גם אפקט פוקלס, המתייחס לשינוי ליניארי של מקדם השבירה של החומר עם השדה החשמלי המופעל. השני הוא אפקט אלקטרו-אופטי משני, המכונה גם אפקט קר, שבו השינוי במקדם השבירה של החומר פרופורציונלי לריבוע השדה החשמלי. רוב המודולטורים האלקטרו-אופטיים מבוססים על אפקט פוקלס. באמצעות המודולטור האלקטרו-אופטי, ניתן לווסת את הפאזה של האור הפוגע, ועל סמך אפנון הפאזה, באמצעות המרה מסוימת, ניתן גם לווסת את עוצמת האור או את הקיטוב שלו.

ישנם מספר מבנים קלאסיים שונים, כפי שמוצג באיור 2. (א), (ב) ו-(ג) כולם מבנים בעלי אפנון יחיד ומבנה פשוט, אך רוחב הקו של מסרק התדרים האופטי שנוצר מוגבל על ידי רוחב הפס האלקטרו-אופטי. אם נדרש מסרק תדרים אופטי עם תדר חזרות גבוה, נדרשים שני אפננים או יותר ברצף, כפי שמוצג באיור 2(ד)(ה). הסוג האחרון של מבנה שמייצר מסרק תדרים אופטי נקרא מהוד אלקטרו-אופטי, שהוא האפנן האלקטרו-אופטי הממוקם מהרוד, או שהמהוד עצמו יכול לייצר אפקט אלקטרו-אופטי, כפי שמוצג באיור 3.

איור 2 מספר מכשירים ניסיוניים ליצירת מסרקי תדר אופטיים המבוססים עלמודולטורים אלקטרו-אופטיים

איור 3 מבנים של מספר חללים אלקטרו-אופטיים
03 מאפייני מסרק תדר אופטי של אפנון אלקטרו-אופטי

יתרון ראשון: כוונון

מכיוון שמקור האור הוא לייזר רחב ספקטרום מתכוונן, וגם למודולטור האלקטרו-אופטי יש רוחב פס תדר פעולה מסוים, מסרק התדרים האופטי של המודולציה האלקטרו-אופטית ניתן לכוונון תדר. בנוסף לתדר המתכוונן, מכיוון שיצירת צורת הגל של המודולטור ניתנת לכוונון, גם תדר החזרה של מסרק התדרים האופטי המתקבל ניתן לכוונון. זהו יתרון שאין למסרקי תדרים אופטיים המיוצרים על ידי לייזרים נעולי-מוד ומיקרו-רזונטורים.

יתרון שני: תדירות חזרות

קצב החזרה לא רק גמיש, אלא גם ניתן להשיגו מבלי לשנות את הציוד הניסיוני. רוחב הקו של מסרק התדר האופטי של המודולציה האלקטרו-אופטית שווה ערך בערך לרוחב הפס של המודולציה, רוחב הפס הכללי של המודולטור האלקטרו-אופטי המסחרי הוא 40GHz, ותדר החזרה של מסרק התדר האופטי של המודולציה האלקטרו-אופטית יכול לעלות על רוחב הפס של מסרק התדר האופטי שנוצר על ידי כל השיטות האחרות מלבד המיקרו-מהוד (שיכול להגיע ל-100GHz).

יתרון 3: עיצוב ספקטרלי

בהשוואה למסרק אופטי המיוצר בדרכים אחרות, צורת הדיסק האופטי של המסרק האופטי המווסת אלקטרו-אופטי נקבעת על ידי מספר דרגות חופש, כגון אות תדר רדיו, מתח הטיה, קיטוב תקיפה וכו', בהן ניתן להשתמש כדי לשלוט בעוצמת המסרקים השונים כדי להשיג את מטרת העיצוב הספקטרלי.

04 יישום של מסרק תדרים אופטי עם מודולטור אלקטרו-אופטי

ביישום המעשי של מסרק תדרים אופטי מודולטור אלקטרו-אופטי, ניתן לחלק אותו לספקטרום מסרק יחיד וספקטרום מסרק כפול. ריווח השורות של ספקטרום מסרק יחיד הוא צר מאוד, כך שניתן להשיג דיוק גבוה. יחד עם זאת, בהשוואה למסרק התדרים האופטי המיוצר על ידי לייזר נעול-מצב, התקן מסרק התדרים האופטי מודולטור אלקטרו-אופטי קטן יותר וניתן לכוונון טוב יותר. ספקטרומטר המסרק הכפול מיוצר על ידי התאבכות של שני מסרקים בודדים קוהרנטיים עם תדרי חזרה שונים במקצת, וההבדל בתדר החזרה הוא ריווח השורות של ספקטרום מסרק ההתאבכות החדש. טכנולוגיית מסרק התדרים האופטי יכולה לשמש בהדמיה אופטית, מדידת טווח, מדידת עובי, כיול מכשירים, עיצוב ספקטרום צורות גל שרירותיות, פוטוניקה של תדרי רדיו, תקשורת מרחוק, התגנבות אופטית וכן הלאה.

איור 4 תרחיש יישום של מסרק תדרים אופטי: לקיחת מדידת פרופיל כדור במהירות גבוהה כדוגמה