Octave Photonics的光頻梳偏頻鎖定模塊COSMO提供了一種緊湊的方法來檢測激光頻率梳的載波包絡偏移頻率fceo。為(wei) 了評估鎖定fceo的穩定性，我們(men) 使用一個(ge) COSMO模塊來測量Menlo System国产黄色在线观看的超低噪聲光學頻率梳的fceo，並使用反饋環外的第二個(ge) COSMO來驗證鎖相環的保真度。我們(men) 發現兩(liang) 個(ge) COSMO模塊的信號在鎖定1秒時優(you) 於(yu) 1x10-17，在1000秒時優(you) 於(yu) 1x10-20。這種高穩定性水平與(yu) 成熟的f-2f幹涉測量技術相當，並且所需的能量更低。
介紹
OCTave Photonics的光頻梳偏頻鎖定模塊COSMO提供了一種緊湊的方法來檢測激光頻率梳的載波包絡偏移頻率fceo。為(wei) 了評估鎖定fceo的穩定性，我們(men) 使用一個(ge) COSMO模塊來測量Menlo System国产黄色在线观看的超低噪聲光學頻率梳的fceo，並使用反饋環外的第二個(ge) COSMO來驗證鎖相環的保真度。我們(men) 發現兩(liang) 個(ge) COSMO模塊的信號在鎖定1秒時優(you) 於(yu) 1x10-17，在1000秒時優(you) 於(yu) 1x10-20。這種高穩定性水平與(yu) 成熟的f-2f幹涉測量技術相當，並且所需的能量更低。
正文
光學頻率梳的穩定性對於(yu) 構建光學原子鍾、量子計算機以及量子傳(chuan) 感器都至關(guan) 重要。Menlo System国产黄色在线观看致力於(yu) 開發和製造穩定的頻率梳，實現了破紀錄的光學時鍾和微波信號合成的穩定性，處於(yu) 行業(ye) 的前沿。穩定光學頻率梳的梳齒結構，就必須檢測和鎖定脈衝(chong) 的載波包絡偏移頻率(fceo)。Menlo System係統的頻率梳係統使用傳(chuan) 統的f-2f幹涉測量進行檢測，其利用專(zhuan) 有的EOM腔可以在光纖振蕩器內(nei) 穩定fceo，從(cong) 而實現超低噪聲操作。
近期，Octave Photonics 的光頻梳偏頻鎖定模塊(COSMO)利用新的整合與(yu) 封裝技術，為(wei) 檢測fceo信號時的光譜展寬和測量提供了另一種緊湊的解決(jue) 方案。COSMO模塊允許用極低的脈衝(chong) 能量檢測fceo，從(cong) 而實現更低的功耗或者更高的重複頻率激光器。與(yu) 傳(chuan) 統的fceo檢測方案不同的是，COSMO模塊雖然也采用了成熟的f-2f幹涉測量技術，但其卻使用了新型的納米光子波導技術來產(chan) 生超連續譜。雖然這種方法不常見，但任何fceo檢測設備都可能會(hui) 在檢測過程中引入過多的噪聲，因此，有必要驗證這類新的鎖定模塊是否可以完成fceo的低噪聲檢測。所以，我們(men) 可以使用一個(ge) COSMO模塊作為(wei) 反饋回路的一部分來鎖定來自Menlo System的超低噪聲激光頻率梳的fceo。另一個(ge) 外環COSMO用於(yu) 驗證fceo的穩定性。通過比較兩(liang) 個(ge) 信號的差異，就可以得知其是否完成低噪聲檢測。
圖1 實驗裝置
Menlo激光器產(chan) 生頻率為(wei) 250 MHz的光脈衝(chong) 串，中心波長約為(wei) 1550 nm。脈衝(chong) 首先通過偏振色散補償(chang) 光纖，以補償(chang) 下遊組件的色散，其餘(yu) 的光纖組件均采用保偏光纖，確保即使在環境不穩定的情況下係統也能穩定運行。脈衝(chong) 隨後通過摻鉺光纖放大器，然後被50:50的光纖分離器分光，每個(ge) COSMO模塊接受一半的脈衝(chong) 光束。在考慮損耗後，每個(ge) COSMO器件的輸入功率約為(wei) 45 mW(脈衝(chong) 能量180 pJ)。這一數值大約比使用傳(chuan) 統高度非線性光纖產(chan) 生超連續介質和f-2f自參考所需的功率低5倍。來自環內(nei) COSMO模塊的fceo信號與(yu) 來自RF合成器的30 MHz信號混合。該信號通過鎖相環反饋器件向激光器提供反饋。通過計數器分別記錄來自內(nei) 環與(yu) 外環模塊的信號次數，以驗證fceo信號的穩定性。
如果兩(liang) 組COSMO模塊功能穩定，則兩(liang) 種儀(yi) 器記錄的fceo信號應非常相似。實際上也確實如此，如圖2b所示，fceo在內(nei) 環和外環的記錄值幾乎相同，在1000秒的時間中可以達到8 × 10-21這一數量級。雖然用戶可能期望內(nei) 環和外環COSMO模塊應該提供完全相同的fceo測量值，但因為(wei) 脈衝(chong) 必須通過不同的光纖才能到達內(nei) 環和外環模塊，兩(liang) 個(ge) 模塊之間的總光纖長度差約為(wei) 3米，在較短的時間內(nei) ，這些測量很可能受到光纖路徑長度波動的限製。因此，我們(men) 將測量結果之間的微小差異歸因於(yu) 光纖中路徑長度的微小變化。
圖2 基於(yu) COSMO的fceo穩定與(yu) 驗證
通過使用兩(liang) 個(ge) 獨立的COSMO設備，我們(men) 對梳齒穩定性進行了測量，驗證了COSMO可以以極高的精度檢測載波包絡偏移的能力。我們(men) 發現COSMO使梳齒達到了與(yu) 使用傳(chuan) 統f-2f幹涉儀(yi) 所獲得的穩定性相當的水平。因此，COSMO可用於(yu) 穩定低噪聲光頻梳的載波包絡偏移頻率，可以在1000秒內(nei) 達到10-20這一數量級的精確頻率控製，並且其所需的能量更小。
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Octave Photonics成立於(yu) 2019年，為(wei) 各地大學、實驗室以及国产黄色在线观看提供基於(yu) 非線性光子學的即用型器件，主要包括：超連續譜生成、低功耗頻率梳、原子鍾、高帶寬通信、衛星子係統等等。
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