C 1 по 5 октября 2018 года в ФИАН им. Лебедева проходила Международная конференция по сверхбыстрой оптической науке  —  International Conference on Ultrafast Optical Science (UltrafastLight-2018).

Во второй день конференции прозвучал пленарный доклад представителя компании Menlo Systems (Германия) Dr. Dag Schmidt, который осветил вопросы современной метрологии в докладе “State of the art precision metrology with ultra-low-noise optical frequency combs”.

Продолжающиеся улучшения оптических стандартов частоты на основе холодных атомов, захваченных в решетке и сверхстабильных стабилизированных лазерных резонаторов, требуют непрерывного развития технологии оптических  частотных гребенок, которые используются в качестве счётчика.

Недавно был продемонстрирован лазерный источник с прорывной шириной линии порядка 10 мГц с временем когерентности более 10 секунд и с очень низкочастотным дрейфом.

Подробнее можно ознакомится в статье Matei, D. G., et al. “1.5 μ m Lasers with Sub-10 mHz Linewidth.” Physical review letters 118.26 (2017): 263202.

Ранее были продемонстрированы криогенно охлажденные оптические частотные стандарты на основе атомов стронция, захваченных в решетку, с уровнем точности и стабильности 10^-18. Более того, сообщалось о первом стандарте на основе Ферми-вырожденной трехмерной решетки [Fortier, Tara M., et al. “Generation of ultrastable microwaves via optical frequency division.” Nature Photonics 5.7 (2011): 425], показывающем возможность преодоления расхождения между нижним пределом квантового проекционного шума и зависящими от плотности сдвигами частоты. По техническим причинам рабочая частота новых малошумящих эталонных лазеров составляет примерно 194 ТГц, а тактовый переход нейтральных атомов стронция находится на уровне около 429 ТГц. Menlo Systems figure 9® оптическая частотная гребенка [Hänsel, Wolfgang, et al. “All polarization-maintaining fiber laser architecture for robust femtosecond pulse generation.” Exploring the World with the Laser. Springer, Cham, 2018. 331-340] действует как часовой механизм, способный передавать спектральную частоту эталонного лазера на длине волны 1542 нм на длину волны опроса стронциевых часов, прокладывая путь для нового уровня стабильности и точности в порядок 10^19.

Кроме того, принцип передачи спектральной чистоты также может быть использован для генерации малошумящих СВЧ-сигналов. Они необходимы для многих применений, например “маховое колесо” для микроволновых атомных часов, когерентных радиолокационных систем или космической связи. Такой малошумящий СВЧ-сигнал может генерироваться с использованием фотонного микроволнового синтезатора, в котором оптическая частотная гребенка  используется в качестве оптического делителя частоты для фазового когерентного разделения. При использовании соответствующих оптических и фотодетектирующих технологий могут генерироваться непревзойденные по уровню шума СВЧ-сигналы [Xie, Xiaopeng, et al. “Photonic microwave signals with zeptosecond-level absolute timing noise.” Nature Photonics 11.1 (2017): 44].

В целом, частотная гребенка доказала свою эффективность как разделитель спектральной чистоты от (429 ТГц) вплоть до микроволнового режима (12 ГГц).

Подготовлено на основании материалов, представленных на конференции UltrafastLight-2018.