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利用飞秒激光器产生精密微波

日期:2020-08-08 13:50
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摘要: 近年来,对超低噪声的微波或射频信号源的需求越来越显著。优异的工业及科学研究应用需要更高精度的微波用于: · 雷达系统 · 保密通讯 · 光学模/数转换 · 超稳时钟 · 测试与测量 · 卫星通讯 · 粒子加速器与自由电子激光 · 相干通讯 锁模激光产生的超低位相噪声脉冲提供一种产生具备亚飞秒(RMS)时间抖动的射频或微波信号的便利途径,比超低噪声石英晶振的位相噪声低几个数量级。另一方...






近年来,对超低噪声的微波或射频信号源的需求越来越显著。优异的工业及科学研究应用需要更高精度的微波用于:

· 雷达系统

· 保密通讯

· 光学模/数转换

· 超稳时钟

· 测试与测量

· 卫星通讯

· 粒子加速器与自由电子激光

· 相干通讯

锁模激光产生的超低位相噪声脉冲提供一种产生具备亚飞秒(RMS)时间抖动的射频或微波信号的便利途径,比超低噪声石英晶振的位相噪声低几个数量级。另一方面,制冷的宝石晶振需要一个庞大的制冷系统,其复杂性限制了它在很多场合的应用。近年出现的新型的、基于光学频率梳的超低噪声微波信号源可以实现极高的位相稳定性和低位相噪声,这种设备的安装、维护技术却过于困难而且昂贵。[1].

在信号处理与通讯的高性能应用(如采样时钟,模/数转换,信号分析器的主振荡器等)中,高频位相噪声以及累积时间抖动是影响系统性能的*关键因素。在这类应用中,仅仅通过一个自由运行的锁模激光器及一个光电二极管(可添加信号放大器),就可以直接产生微波信号。可以通过将锁模激光与低噪声电子学振荡器锁定或同步来抑制低频段的位相噪声,从而提升长程稳定性。针对需要高频(如10GHz)微波参考振荡器的应用,将低噪声压控振荡器与锁模激光同步也是一个可行的解决方案。 [3]. 


Menhir Photonics 产品 

Menhir Photonics 为这种应用提供极低位相噪声、高可靠度的锁模激光器。图1展示了250MHz重复频率的MenHIR-1550 的典型位相噪声。相位噪声在10GHz载波(40阶谐波)上测量。噪声本底给出的累积时间抖动上限越为500as(阿秒)。 

 

Fig 1.: (上) 在10GHz谐波上测量250MHz重频的MENHIR-1550激光器的位相噪声功率谱;(下)同一台激光器的10MHz起累积时间抖动.

Menhir Photonics的飞秒激光器在强烈冲击下仍能保持锁模,稳定输出



[1] Portuondo-Campa, G. Buchs, S. Kundermann, L. Balet, S. Lecomte, "Ultra-low phase-noise microwave generation using a diode-pumped solid-state laser based frequency comb and a polarization-maintaining pulse interleaver", Opt. Expr. 23(25), 32441-32451 (2015)

[2] Schlatter, B. Rudin, S. C. Zeller, R. Paschotta, G. J. Spühler, L. Krainer, N. Haverkamp, H. R. Telle, and U. Keller, ”Nearly quantum-noise-limited timing jitter from miniature Er:Yb:glass lasers”, Opt. Lett. 30, 1536 (2005)

[3] Jung, K., Shin, J. & Kim, J. Ultralow phase noise microwave generation from mode-locked Er-fiber lasers with subfemtosecond integrated timing jitter. IEEE Photon. J. 5, 5500906 (2013).