電気光学効果とは、電界を印加すると物質の屈折率が変化する効果を指します。電気光学効果には主に2種類あり、1つは一次電気光学効果（ポケルス効果とも呼ばれる）で、印加電界に応じて物質の屈折率が直線的に変化することを指します。もう1つは二次電気光学効果（カー効果とも呼ばれる）で、物質の屈折率の変化は電界の2乗に比例します。ほとんどの電気光学変調器はポケルス効果に基づいています。電気光学変調器を用いることで、入射光の位相を変調することができ、位相変調に基づいて、特定の変換を行うことで、光の強度や偏光を変調することもできます。
図2に示すように、いくつかの異なる古典的な構造があります。(a)、(b)、(c)はいずれも単純な構造を持つ単一変調器構造ですが、生成される光周波数コムの線幅は電気光学帯域幅によって制限されます。高い繰り返し周波数を持つ光周波数コムが必要な場合は、図2(d)(e)に示すように、2つ以上の変調器を縦続接続する必要があります。光周波数コムを生成する最後のタイプの構造は電気光学共振器と呼ばれ、これは共振器内に電気光学変調器を配置するか、または図3に示すように共振器自体が電気光学効果を生成するものです。
図2 光周波数コムを生成するためのいくつかの実験装置電気光学変調器
図3 いくつかの電気光学共振器の構造
03 電気光学変調光周波数コムの特性
利点1：調整可能性
光源は波長可変広帯域レーザーであり、電気光学変調器も一定の動作周波数帯域幅を有するため、電気光学変調光周波数コムは周波数可変である。また、変調器の波形生成も可変であるため、得られる光周波数コムの繰り返し周波数も可変である。これは、モード同期レーザーや微小共振器によって生成される光周波数コムにはない利点である。
利点2：繰り返し頻度
繰り返し周波数は柔軟性が高いだけでなく、実験装置を変更することなく実現できます。電気光学変調光周波数コムの線幅は変調帯域幅とほぼ等しく、一般的な市販の電気光学変調器の帯域幅は40GHzです。電気光学変調光周波数コムの繰り返し周波数は、微小共振器（100GHzに達する）を除く他のすべての方法で生成される光周波数コムの帯域幅を超えることができます。
利点3：スペクトルシェーピング
他の方法で生成される光コムと比較して、電気光学変調光コムの光ディスク形状は、無線周波数信号、バイアス電圧、入射偏光などのいくつかの自由度によって決定され、これを使用してさまざまなコムの強度を制御し、スペクトル成形の目的を達成できます。
04 電気光学変調器光周波数コムの応用
電気光学変調器光周波数コムの実用化において、それは単一コムスペクトルと二重コムスペクトルに分けられます。単一コムスペクトルの線間隔は非常に狭いため、高精度を実現できます。同時に、モード同期レーザーによって生成される光周波数コムと比較して、電気光学変調器光周波数コムのデバイスは小型で、調整性に優れています。二重コム分光計は、わずかに異なる繰り返し周波数を持つ2つのコヒーレントな単一コムの干渉によって生成され、繰り返し周波数の差が新しい干渉コムスペクトルの線間隔となります。光周波数コム技術は、光学イメージング、測距、厚さ測定、機器校正、任意波形スペクトル成形、無線周波数フォトニクス、遠隔通信、光ステルスなどに応用できます。
図4 光周波数コムの応用シナリオ：高速弾丸プロファイルの測定を例に
投稿日時: 2023年12月19日