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利用飛秒激光器產(chǎn)生精密微波

來(lái)源:先鋒科技(香港)股份有限公司   2019年08月01日 16:13  

近年來(lái),對(duì)超低噪聲的微波或射頻信號(hào)源的需求越來(lái)越顯著。的工業(yè)及科學(xué)研究應(yīng)用需要更高精度的微波用于:

· 雷達(dá)系統(tǒng)

· 保密通訊

· 光學(xué)模/數(shù)轉(zhuǎn)換

· 超穩(wěn)時(shí)鐘

· 測(cè)試與測(cè)量

· 衛(wèi)星通訊

· 粒子加速器與自由電子激光

· 相干通訊

鎖模激光產(chǎn)生的超低位相噪聲脈沖提供一種產(chǎn)生具備亞飛秒(RMS)時(shí)間抖動(dòng)的射頻或微波信號(hào)的便利途徑,比超低噪聲石英晶振的位相噪聲低幾個(gè)數(shù)量級(jí)。另一方面,制冷的寶石晶振需要一個(gè)龐大的制冷系統(tǒng),其復(fù)雜性限制了它在很多場(chǎng)合的應(yīng)用。近年出現(xiàn)的新型的、基于光學(xué)頻率梳的超低噪聲微波信號(hào)源可以實(shí)現(xiàn)*的位相穩(wěn)定性和低位相噪聲,這種設(shè)備的安裝、維護(hù)技術(shù)卻過(guò)于困難而且昂貴。[1].

在信號(hào)處理與通訊的高性能應(yīng)用(如采樣時(shí)鐘,模/數(shù)轉(zhuǎn)換,信號(hào)分析器的主振蕩器等)中,高頻位相噪聲以及累積時(shí)間抖動(dòng)是影響系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素。在這類(lèi)應(yīng)用中,僅僅通過(guò)一個(gè)自由運(yùn)行的鎖模激光器及一個(gè)光電二極管(可添加信號(hào)放大器),就可以直接產(chǎn)生微波信號(hào)??梢酝ㄟ^(guò)將鎖模激光與低噪聲電子學(xué)振蕩器鎖定或同步來(lái)抑制低頻段的位相噪聲,從而提升長(zhǎng)程穩(wěn)定性。針對(duì)需要高頻(如10GHz)微波參考振蕩器的應(yīng)用,將低噪聲壓控振蕩器與鎖模激光同步也是一個(gè)可行的解決方案。 [3]. 

 

Menhir Photonics 產(chǎn)品 

Menhir Photonics 為這種應(yīng)用提供極低位相噪聲、高可靠度的鎖模激光器。圖1展示了250MHz重復(fù)頻率的MenHIR-1550 的典型位相噪聲。相位噪聲在10GHz載波(40階諧波)上測(cè)量。噪聲本底給出的累積時(shí)間抖動(dòng)上限越為500as(阿秒)。 

 

Fig 1.: (上) 在10GHz諧波上測(cè)量250MHz重頻的MENHIR-1550激光器的位相噪聲功率譜;(下)同一臺(tái)激光器的10MHz起累積時(shí)間抖動(dòng).

Menhir Photonics的飛秒激光器在強(qiáng)烈沖擊下仍能保持鎖模,穩(wěn)定輸出

 

[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).

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