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ⓘ Pettine di frequenze




Pettine di frequenze
                                     

ⓘ Pettine di frequenze

Un pettine di frequenze è la rappresentazione grafica dello spettro di un laser in mode-locking. Un pettine di frequenze che si estende per unottava può essere utilizzato per la mappatura delle frequenze da quelle radio a quelle ottiche o può essere usato per guidare uno specchio piezoelettrico allinterno della fase di una portante incapsulata autocorreggente tramite ritorno.

                                     

1. Generazione del pettine di frequenze

Il laser mode-locked produce una serie di impulsi ottici separati dal tempo che la luce impiega per il viaggio di andata e ritorno nella cavità del laser. Lo spettro di un tale treno di impulsi è una serie di funzioni delta di Dirac separate dal tasso di ripetizione linverso del tempo di andata e ritorno del laser. Questa serie di linee spettrali verticali è chiamato pettine di frequenze.

Un dispositivo puramente elettronico, che genera una serie di impulsi, genera anche un pettine di frequenze. Questi sono prodotti per il campionamento elettronico di un oscilloscopio, ma anche utilizzati per il confronto di frequenze nelle microonde, perché raggiungono fino a 1 THz. Dal momento che comprendono da 0 Hz non necessitano i trucchi che compongono il resto di questo articolo.

                                     

2. Pettine di frequenze ampliato ad unottava

Ciò richiede lampliamento dello spettro del laser in modo che si estenda per unottava. Questo si fa di solito usando fibre ottiche fatte di cristalli con risposta altamente non lineare per i fotoni. Tuttavia, è stato dimostrato che uno spettro che si spande per unottava può essere generato direttamente da un laser al Ti zaffiro utilizzando lautomodulazione di fase in cavità. Oppure la seconda armonica può essere generata in un cristallo lungo, tale che, facendo consecutivamente una generazione di frequenze per somma e una generazione di frequenze per differenza lo spettro della prima e della seconda armonica si ampliano finché si sovrappongono. Lampliamento ad unottava è tipicamente realizzato utilizzando una generazione di supercontinuum dovuta ad una forte automodulazione di fase in una fibra ottica fatta di cristallo con risposta altamente non lineare per i fotoni.

                                     

3. Misurazione dello spostamento dellincapsulamento della portante

Ogni linea è spostata da unarmonica del tasso di ripetizione da parte dello spostamento di frequenza dellincapsulamento della portante. lo spostamento di frequenza dellincapsulamento della portante è il tasso con cui il picco della frequenza portante si sposta dal picco dellimpulso incapsulato su una base da impulso a impulso.

La misurazione dello spostamento di frequenza dellincapsulamento della portante, si fa di solito con una tecnica di autoriferimento, in cui la fase di una parte dello spettro è confrontata con la sua armonica.

Nella tecnica "frequenza - 2 * frequenza, la luce nella parte a più bassa energia dello spettro ampliato è raddoppiata di frequenza utilizzando la generazione di seconda armonica in un cristallo non lineare e si genera un battito di Eterodina tra quello e la luce alla stesso lunghezza donda nella parte a più alta energia dello spettro. Questa frequenza di battimento, rilevabile con un fotodiodo, è lo spostamento di frequenza dellincapsulamento della portante.

In alternativa, dalla luce nel lato dello spettro ampliato con più energia la frequenza al picco dello spettro è sottratta in un cristallo non lineare e un battimento di Eterodina è generato tra quello e la luce alla stessa lunghezza donda nel lato dello spettro con energia più bassa. Questa frequenza di battimento, rilevabile con un fotodiodo, è lo spostamento di frequenza dellincapsulamento della portante.

Dato che la fase viene misurata direttamente, e non la frequenza, è possibile impostare la frequenza a zero ed, in aggiunta, bloccare la fase, ma siccome lintensità del laser e questo rivelatore non è molto stabile, e dato che lintero spettro batte in fase, si deve agganciare la fase a una frazione del tasso di ripetizione.



                                     

4. Il controllo dello spostamento dellincapsulamento della portante

In assenza di stabilizzazione attiva, il tasso di ripetizione e la frequenza di spostamento dellincapsulamento della portante sarebbe libera di andare alla deriva. Essi variano con il cambiare della lunghezza della cavità, dellindice di rifrazione dellottica del laser, di effetti non lineari come ad esempio leffetto Kerr. Il tasso di ripetizione può essere stabilizzato con un attuatore piezoelettrico, che sposta lo specchio per cambiare la lunghezza della cavità.

Nel laser Ti: zaffiro utilizzando prismi per il controllo della dispersione, la frequenza dello spostamento dellincapsulamento della portante può essere controllato inclinando lo specchio altamente riflettente alla fine della coppia di prismi. Questo può essere fatto utilizzando attuatori piezoelettrici.

Nei laser Ti: zaffiro ad anello ad alto tasso di ripetizione, che spesso usano specchi double-chirped doppio-chirped per controllare la dispersione, la modulazione della potenza di pompaggio tramite un modulatore Acusto-ottico è spesso usata per controllare lo spostamento di frequenza. Lo spostamento di fase dipende fortemente dalleffetto Kerr, e cambiando la potenza di pompaggio si cambia lintensità di picco degli impulsi laser e quindi la quantità dello spostamento di fase dovuto alleffetto Kerr. Questo spostamento è di gran lunga inferiore a 6 rad, cosicché un ulteriore dispositivo di regolazione per ampiezze maggiori è necessario. Cioe un Anello ad aggancio di fase

Linnovazione che ha portato ad un pratico pettine di prequenze è stata lo sviluppo di tecnologie per stabilizzare lo spostamento di frequenza dellincapsulamento della portante.

                                     

5.1. Applicazioni Orologio ottico

Un pettine di frequenze permette un collegamento diretto tra gli standard delle frequenze radio con le frequenze ottiche. Gli attuali standard di frequenze come ad esempio gli orologi atomici operano nella regione dello spettro delle microonde, e il pettine di frequenze porta la precisione di tali orologi nella parte ottica dello spettro elettromagnetico.

Un semplice anello di ritorno elettronico può agganciare il tasso di ripetizione a una frequenza standard.

Ci sono due distinte applicazioni di questa tecnica. Uno è lorologio ottico in cui una frequenza della luce è sovrapposta con un solo dente del pettine su un fotodiodo e una frequenza radio è confrontata con il segnale del battimento, il tasso di ripetizione, e la frequenza-CEO. Applicazioni per la tecnica del pettine di frequenze comprendono metrologia ottica, generazione di una catena di frequenze, orologi atomico-ottici, spettroscopia ad alta precisione, ed una più precisa tecnologia GPS. Vedi ad esempio, pettine di frequenze ottico per metrologia dimensionale, spettroscopia atomica e molecolare, e precisa misurazione del tempo.

                                     

5.2. Applicazioni Pochi cicli di impulsi

Laltra applicazione è fare esperimenti con qualche ciclo di impulsi, come sopra la soglia di ionizzazione, impulsi di attosecondi, ottica non lineare altamente efficiente o generazione di armoniche dalto numero N. Questo può essere un unico impulso in modo che non esiste pettine e, pertanto, non è possibile definire un spostamento di frequenza dellincapsulamento della portante, piuttosto lo spostamento di fase dellincapsulamento della portante è importante. Un secondo fotodiodo può essere aggiunto al rilevatore per raccogliere fase e ampiezza in ununica sequenza, o la generazione di una differenza di frequenza può essere utilizzata anche per agganciare parimenti lo spostamento sulla base di un singolo impulso anche se con bassa efficienza di potenza.

Senza un effettivo pettine si può guardare la fase in confronto alla frequenza. Senza lo spostamento dellincapsulamento della portante tutte le frequenze sono coseni. Ciò significa che tutte le frequenze hanno la fase zero. Lorigine del tempo è arbitraria. Se un impulso arriva più tardi, la fase aumenta linearmente con la frequenza, ma ancora la fase di frequenza pari a zero è zero. Questa fase a zero frequenza è lo spostamento dellincapsulamento della portante. La seconda armonica non solo ha il doppio della frequenza, ma ha anche due volte la fase. Ciò significa che per un impulso con zero spostamento la seconda armonica della coda della bassa frequenza è in fase con la fondamentale della coda dellalta frequenza e altrimenti non lo è. Linterferometria di fase spettrale per la ricostruzione diretta del campo elettrico in Inglese S.p.i.d.e.r. misura come la fase aumenta con la frequenza, ma non può determinare lo spostamento, quindi il nome di "ricostruzione del campo elettrico" è un po fuorviante.



                                     

6. Astrofisica

I pettini di frequenza vengono usati dagli astrofisici per misurare accuratamente i segnali provenienti dal cosmo.

La tecnologia a pettine è stata testata per la prima volta con successo sul telescopio solare VTT Vacuum Tower Telescope nel 2008, misurando lo spettro del Sole in luce infrarossa. Lo strumento HARPS, installato presso il Telescopio di 3.6 metri dellESO dellosservatorio europeo australe, dal 2012 utilizza la tecnologia dei pettini a frequenza laser per rilevare piccoli cambiamenti nella velocità di una stella causati dallorbita di un pianeta di tipo terrestre Effetto doppler. Nei successivi tre anni è stata ampliata la copertura della lunghezza donda da 460 a 690 nanometri fornendo circa 15.000 linee per spettro con una precisione nella misurazione della velocità radiale di una stella sino a 0.07 chilometri allora. Per confronto lampiezza della velocità radiale del Sole perturbato dallorbita della Terra è di 0.3 chilometri allora 9 centimetri*secondo. HARPS consente quindi di in linea teorica di rilevare esopianeti di tipo terrestre in orbita a stelle simili al Sole.

                                     

7. Storia

Theodor W. Hänsch e John L. Hall vinsero assieme metà del Premio Nobel per la fisica nel 2005, per i contributi allo sviluppo di una spettroscopia di precisione basata sul laser, tra cui la tecnica del pettine di frequenze ottiche. Laltra metà del premio è stata assegnata a Roy Glauber.

La tecnica del pettine di femtosecondi nel 2006, è stata estesa alla zona dellultravioletto estremo, ciò consente la metrologia di frequenze in quella regione dello spettro.

Nel settembre 2015 su Physical Review A viene pubblicato un articolo di ricercatori dellIstituto nazionale di ottica del Consiglio nazionale delle ricerche in cui descrivono come hanno creato un pettine di frequenze con un cristallo non lineare racchiuso tra due specchi.

                                     
  • simulare una modalità pseudo - grafica di 64 44 punti. Lo ZX80 presentava sul retro un connettore a pettine una porta di espansione del computer, ricavato
  • cresceva. Divenne di moda come uno strumento da suonare in casa o nei campus universitari. Nel 1896, un italiano, Giuseppe Pettine pubblicò a Providence
  • dalla scheda di gestione Interface 1 Questa si collegava alle unità tramite un flat composto da 14 poli terminato da connettori a pettine a doppia faccia
  • di massa: slot MicroSD con supporto UHS - I Uscita video: porta HDMI 2.0 con supporto H.264 4K Riproduzione audio: fino a 192 kHz 24 bit GPIO: pettine interno
  • Brontoscorpio Particolarità degli scorpioni è quella di diventare luminescenti, se esposti ad alcune frequenze di ultravioletti. Un metodo per capire se uno scorpione
  • inizialmente a decorazione impressa a pettine successivamente ad incisione ed infine inornate consentono di suddividere il campaniforme sardo in tre
  • cilindrica era utilizzata come pettine per la cardatura. Infine mulini e gualchiere sono entrati nella letteratura nel Don Chisciotte di Cervantes e poi nella
  • 292 m s.l.m. Moncioni. Abitanti: 253 Altitudine: 518 m s.l.m. Monsorbi - Pettini Abitanti: n.d. Altitudine: 175 m s.l.m. Noferi - Lavatoio Abitanti: 156
  • storico, soprattutto rione di San Pietro, e nei quartieri di Pettino Santa Barbara e Valle Pretara. Il centro storico, di fatto totalmente inagibile

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