Pentine de freqüències òptiques

Un pentine de freqüències o pentine espectral és un espectre format per llínees espectrals discretes i regularment espayades. En òptica, algunes fonts làser poden generar un pentine de freqüències.

Un pols ultracorto de llum en el domini del temps. El camp elèctric és un sinusoide en una envolvente gaussiana. La llongitut del pols és de l'orde d'uns 100 fs.

Existixen varis mecanismes per a obtindre un pentine de freqüències òptic, com la modulació periòdica (en amplitut i/o fase) d'un làser d'ona contínua, la mescla de quatre ones en mijos no llineals o l'estabilisació del tren d'impulsos generat per un làser de modo bloquejat. S'han dedicat molts treballs a este últim mecanisme, que es va desenrollar a principis de el XXI i va conduir a que John L. Hall i Theodor W. Hänsch reberen la mitat del Premi Nobel de Física en 2005.

La representació en el domini de la freqüència d'un pentine de freqüències perfecte és com un pentine de Dirac, una série de funcions delta espayades segons

$f_n=f_0+n{f}_r,$

a on $n$ és un número entero, $f_r$ és l'espayat entre dents del pentine (igual a la taxa de repetició del làser de modo bloquejat o, alternativament, la freqüència de modulació), i $f_0$ és la freqüència de desplaçament de la portadora, que és inferior a $f_r$.

Els pentines que comprenen una octava de freqüència (és dir, un factor de dos) poden utilisar-se per a medir directament (i corregir les derives en) $f_0$. Aixina, els pentines d'octava poden utilisar-se per a dirigir un espill piezoelèctric dins d'un bucle de realimentació de correcció de fase de envolvente portadora. Qualsevol mecanisme pel qual els dos graus de llibertat dels pentines $f_r$ i $f_0$) s'estabilisen genera un pentine que és útil per a mapear freqüències òptiques en la radiofrecuencia per a la medició directa de la freqüència òptica.

Aplicacions

• rellonges atòmics òptics
• sensors químics
• superláseres
• telecomunicacions
• química de disseny
• radar làser