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Type: TESE DIGITAL
Title: Pentes de frequências ópticas baseados em moduladores eletro-ópticos e fibras altamente não lineares
Title Alternative: Optical frequency comb based in electro-optic modulators and highly nonlinear fibers
Author: Saquinaula Brito, José Luis, 1981-
Advisor: Cruz, Flávio Caldas da, 1966-
Júnior, Paulo Clóvis Dainese
Abstract: Resumo: Nos últimos 15 anos os pentes de frequências ópticas baseados em lasers de femtossegundos representaram uma revolução na área de metrología e medidas de precisão, permitindo medir diretamente frequências de várias centenas de THz assim como posibilitando o advento de relógios atômicos ópticos. Estes pentes também têm encontrado importantes aplicações em outras áreas da Física, tais como espectroscopia de alta resolução e precisão, geração de altos harmônicos na região da ultravioleta e raios X moles, ou até na procura de exoplanetas através da calibração de espectrômetros astrofísicos. Neste trabalho, estudamos a geração de pentes de frequências ópticas baseados em moduladores eletro-ópticos e fibras altamente não lineares, com o objetivo de implementar novas configurações, alternativas aos pentes baseados em lasers de femtossegundos. Um objetivo é implementar pentes com a maior largura de banda possível que ao mesmo tempo preservem alta coerência entre as frequências geradas, aproveitando componentes comercialmente disponíveis, desenvolvidos para comunicações ópticas na região espectral de 1550 nm. Buscamos implementar dois tipos de pentes de frequências ópticas. Um deles usa um modulador eletro-óptico e gera um pente com pequena largura de banda (10 nm) e espaçamento entre frequências de 25 GHz. O outro pente, gerado com base em fenômenos não lineares em fibras ópticas, fornece maior largura de banda (270 nm) com espaçamento entre frequências de 776 GHz. No caso do pente de frequências gerado pelo modulador (pente eletro-óptico), o processo é devido ao fenômeno eletro-óptico (efeito Pockels) dentro de um cristal de Niobato de Lítio que também forma uma cavidade óptica ressonante. Utilizamos um laser semicondutor contínuo e de frequência única em 1550 nm para gerar um pente (eletro-óptico) com largura espectral de 10 nm com espaçamento de 25 GHz entre as frequências. O outro pente de frequências ópticas é baseado na criação em cascata de produtos da mistura de quatro ondas produzidos a partir de dois lasers semicondutores contínuos, que foram utilizados tanto em onda contínua (cw) ou pulsados, i.e., com modulação de amplitude. Obtivemos espectros com largura de 269 nm (1431 nm ¿ 1700 nm) e espaçamento entre linhas de 6.3 nm (776 GHz). Finalmente, foi alargado o espectro do pente de frequências ópticas gerado pelo modulador eletro-óptico ao usar fibras altamente não lineares. O espectro obtido apresentaram um alargamento modesto, com largura de 23 nm e separação de 25 GHz entre as frequências

Abstract: In the last 15 years, optical frequency combs based on femtosecond lasers have represented a revolution in the area of metrology and precision measurements, making it possible to directly measure frequencies of several hundred terahertz, and affording the advent of optical atomic clocks. These frequency combs today are used in important applications in other areas of Physics, such as high resolution and accuracy spectroscopy, generation of high harmonics in the ultraviolet and soft X-rays region, or even in the search of exoplanets through calibration of Astrophysics spectrometers. In this work, we study the generation of optical frequency combs based on electro-optic modulators and highly nonlinear fibers, with the goal of implementing new configurations, which can be alternative to frequency combs based on femtosecond lasers. One particular goal is to implement frequency combs with the largest possible bandwidth, while still preserving the coherence between the generated frequencies, and taking advantage of commercially available components developed for optical communications, in the 1550 nm spectral region. We were interested in implement two types of optical frequency combs. One of them uses an electro-optical modulator and generates a frequency comb with small bandwidth (10 nm) and 25 GHz frequency spacing. The other comb, generated by nonlinear phenomena in optical fibers, provides greater bandwidth (270 nm) with a frequency spacing of 776 GHz. In the case of the frequency comb generated by the modulator (electro-optical comb), the process is due to the electro-optical phenomenon (Pockels effect) within a Lithium Niobate crystal which also forms a resonant optical cavity. We use a continuous-wave, single frequency semiconductor laser at 1550 nm to generate a frequency comb with a spectral width of 10 nm and 25 GHz frequency spacing. The other optical frequency comb is based on the creation of cascaded four-wave mixing products, produced from two continuous semiconductor lasers that were used both in continuous-wave (cw) or pulsed operation, i.e., with amplitude modulation.We obtained spectra with a width of 269 nm (1431 nm - 1700 nm) and line spacing of 6.3 nm (776 GHz). Finally, we combined both combs by using the highly nonlinear fiber to expand the optical comb spectrum generated by the electro-optical modulator. The resulting spectra showed a modest broadening, with a width of 23 nm and 25 GHz separation between frequencies
Subject: Pentes de frequências óticas
Dispositivos eletroóticos
Ótica não-linear
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2015
Appears in Collections:IFGW - Dissertação e Tese

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