Лазерный мир

В недавней публикации ученых Кафедра физики колебаний Физфака МГУ в престижном оптическом журнале Optics Letters впервые была продемонстрирована возможность управления характеристиками оптической частотной гребенки – не только расстоянием между линиями, но и их количеством, а также формой огибающей. Другим ярким результатом стала возможность получения источника двойной гребенки на основе всего одной акустооптической ячейки.

Оптическая частотная гребенка — лазерное излучение, спектр которого представляет собой последовательность линий, находящихся на равном расстоянии друг от друга. Потребность в такой «линейке» при решении задач спектроскопии и метрологии оказалась настолько велика, что частотные гребенки по праву считаются одним из самых значительных изобретений в оптике нашего времени (его авторам присудили Нобелевскую премию 2005 года).
Радиофизика учит, что такой спектр должен быть у последовательности ультракоротких импульсов, следующих через равные промежутки времени, поэтому первыми генераторами оптических гребенок являлись лазеры сверхкоротких импульсов. Оптическую гребенку можно сделать и с помощью лазеров непрерывного излучения, если использовать петлю обратной связи: каждый раз, когда свет проходит по петле, его частота сдвигается на определенную величину, порождая частокол линий. Обычно сдвиг по частоте обеспечивают электрооптические модуляторы, но также можно использовать акустооптические ячейки: лазерный луч, дифрагируя на бегущей звуковой волне, за счет эффекта Доплера меняет свою частоту на величину, равную частоте ультразвуковой волны: так получаются линии разделенные интервалами в десятки мегагерц.

В работе профессора кафедры физики колебаний д.ф.-м.н. Сергея Николаевича Манцевича и выпускника кафедры Андрея Волошина впервые продемонстрировано, что меняя частоту ультразвука, проходящего через акустооптическую ячейку, и, тем самым, регулируя величину акустооптической расстройки (она показывает, насколько нарушается синхронизм между оптической и акустическими волнами), можно менять не только расстояние между линиями в гребенке (этим пользовались и раньше), но и форму огибающей оптической гребенки, а значит и количество линий в ней.

Вторым результатом стало создание на основе одной акустооптической ячейки генератора двойной гребенки. Двойная оптическая гребенка – это налагающиеся друг на друга две серии импульсов, с немного отличающимися друг от друга периодами: подобно двум наложенным друг на друга расческам, они порождают «муар» с длинным периодом (рис 1 а). В радиофизике такое устройство, позволяющее выделить разностную частоту, называется гетеродином. Ранее удавалось построить гетеродин на двух акустооптических ячейках с двумя петлями обратной связи, а в данной работе обходятся системой на одной ячейке. Спектр такой двойной гребенки лежит в области единиц Мегагерц (рис.1б), а его ширина зависит от расстояния между линиями в гребенке, составляющего единицы или доли килогерца (линии идут так часто, что неразличимы на рисунке, но о расстоянии между ними можно судить по цветовой легенде графика).

Источник: https://vk.com/wall-195997309_47