電気光学効果とは、電場を印加した際に物質の屈折率が変化する現象を指します。電気光学効果には大きく分けて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、印加された電場に対して物質の屈折率が線形的に変化する現象です。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が電場の2乗に比例する現象です。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、ある変換を行うことで光の強度や偏光を変調することも可能です。
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)はすべて単純な構造の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。繰り返し周波数の高い光周波数コムが必要な場合は、図2(d)(e)に示すように、2つ以上の変調器をカスケード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、共振器内に電気光学変調器を配置するか、共振器自体が電気光学効果を生み出すことができます（図3参照）。
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特性
利点その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も周波数可変である。変調器の波形生成も可変であるため、周波数可変に加えて、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マイクロ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。
利点その2：繰り返し頻度
繰り返し周波数は柔軟性があるだけでなく、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、マイクロ共振器（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：スペクトル整形
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、多くの自由度によって決定され、これらを用いて異なるコムの強度を制御し、スペクトル整形の目的を達成することができる。
04 電気光学変調器の光周波数コムの応用
電気光学変調器の光周波数コムの実用化においては、単一コムスペクトルと二重コムスペクトルに分類できます。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、電気光学変調器の光周波数コムのデバイスは小型で、チューニング性にも優れています。二重コム分光器は、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整形、無線周波数フォトニクス、遠隔通信、光ステルスなど、幅広い分野で利用できます。
図4 光周波数コムの応用例：高速弾丸の形状測定を例にとる
投稿日時：2023年12月19日