[光频梳的应用]通过重复速率锁定将GPS约束OCXO的长期稳定性转移到Vescent的FFC-100光频梳

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[光频梳的应用]通过重复速率锁定将GPS约束OCXO的长期稳定性转移到Vescent的FFC-100光频梳摘要：我们展示了一种将Vessent的光纤频率梳（FFC100）重复率锁定到任何用户提供的RF振荡器的简单方法。实现这种重复速率锁定的一般方案如图1所示。为了证明这种技术的威力，在这里，我们将FFC-100锁定到SRS FS740 GPS规定的炉控晶体振荡器（OCXO）上，并表明SRS FS740卓越的长期频率稳定性忠实地转移到频率梳模式（在时间尺度>6小时的1550 nm处<1E-12分数不稳定性或<200 Hz光学频率不稳定性），同时保持自由运行的梳齿线宽（在1550nm处<2 kHz FWHM）。该技术可用于需要精确频率测量的应用。当正确校准到已知的光学频率标准（即通过单个梳齿和光谱标准之间的外差测量）时，这种相对不稳定性可以是转换为绝对频率精度以实现超高精度光谱频率梳的光学带宽。引言：光学频率梳的众多应用之一是充当所谓的“频率尺”，能够在宽带。虽然有几种特定的技术可以实现这一点，但其基本来源能力来源于梳子的每一个“齿”之间的简单关系从光学频率到射频频率：在这个简单的方程中，人们立即看到，每一个梳齿，, 只与两个射频梳有关参数频率，. 通过将这两个梳状参数锁定到稳定参考可以将RF参考稳定性转移到光域中的梳状模式。在本申请说明中，Vessent演示了一种使用FFC-100实现这一点的简单方法。设置：Vescent用于此演示的特定设置以及用于测量FFC-100产生的环外不稳定性如图2所示。首先使用Vessent SLICE-FPGA-II锁定100MHz FFC-100的梳状参数。重复率，,在频率上除以因子10（Valon Technology 3010a），并发送到低频的RF端口-噪声相位检测器（迷你电路ZRPD-1+）。GPS专用OCXO（SRS FS740）的10 MHz输出被发送到相位检测器的LO端口，并且IF端口输出被引导到Vescent D2-125伺服控制器。FFC-100的重复频率与GPS规定的OCXO相位锁定具有到FFC-100 PZT调制输入的简单比例积分器（PI）反馈。PZT调制反馈提供了高带宽，但在动态范围内是有限的。动态范围为足以使FFC-100以这种方式锁定数十分钟，具体取决于运行期间经历的环境参数。为了实现长期锁定环路被接通以改变振荡器温度设定点，从而将PZT电压保持在标称值。这个慢速反馈回路集成到FFC-100中，可以通过基于文本的命令或通过前屏幕GUI启用。D2-125的PID参数锁定设置为比例增益设置为-10dB。这个伺服的转角保持在低频（≤20 Hz）以保持自由运行梳的短期稳定性（即梳齿的“瞬时线宽”）同时将受GPS约束的SRS FS740的长期稳定性赋予光学梳齿。到实现锁定，OCXO合成器的频率或梳的重复率可以手动调谐，使RF和LO信号的频率紧密重叠（在~10 Hz以内），并允许它们的相位的正交条件落在对梳状物的PZT反馈的动态范围内。一旦满足此条件，可以通过将开关推入“锁定”位置来启用D2-125伺服。可以在示波器上查看D2-125上的直流误差监测器，以确保该误差信号进入零和DC误差信号上的噪声的AC RMS测量可以用于表征锁的“松紧度”。结果：最终，对当前应用来说重要的是GPS的稳定性有多好OCXO被转移到频率梳重复率。为了测量这一点，两个Allan Deviation使用Microsemi 53100a时计对测量值进行比较：（1）SRS FS740 10 MHz输出信号直接根据SRS FS752 10 MHz输出进行测量（注意：选择不同的GPS单元基于手头的可用设备）。相应的Allan偏差给出了环外这两个不同的GPS约束OCXO之间的分数不稳定性，如图中的蓝线所示3（A）。将光学频率梳锁定到RF源的一个潜在缺点是等式2中所示的倍频可能导致短期不稳定性（即。，线宽以及最终的相位噪声）。一般来说，分数自由运行频率梳在高偏移频率下的频率噪声（通常与“瞬时线宽”）优于任何RF参考，而在低偏移时较差频率（与频率不稳定性或漂移相关）。通过有目的地设置转角到低点频率（在这种情况下为20赫兹），自由运行的优越的高偏移分数频率不稳定性可以保留频率梳，同时仍然获得RF的长期稳定性的优点参考图3（B）中的线宽测量清楚地表明了这一点，其中2kHz线宽RIO激光器与锁定频率梳的光齿之间的外差信号被测量为＜5kHz。Voigt拟合用于捕捉出现的少量高斯增宽由于锁定方案。结论：提出了一种简单的方案，表明Vessent的光纤频率梳可以很紧锁定到具有长期稳定性的GPS约束OCXO，转移到没有降低了自由运行梳的短期光学线宽。青岛森泉光电有限公司SourcesOpticsCo.，Ltd. [光频梳的应用]通过重复速率锁定将GPS约束OCXO的长期稳定性转移到Vescent的 FFC-100光频梳 ​摘要：我们展示了一种将Vessent的光纤频率梳（FFC100）重复率锁定到任何用户提供的 RF振荡器的简单方法。实现这种重复速率锁定的一般方案如图1所示。为了证明这种技术 的威力，在这里，我们将FFC-100锁定到SRSFS740GPS规定的炉控晶体振荡器（OCXO）上，并表明SRSFS740卓越的长期频率稳定性忠实地转移到频率梳模式（在时间尺度>6小时的 1550nm处<1E-12分数不稳定性或<200Hz光学频率不稳定性），同时保持自由运行的梳齿 线宽（在1550nm处<2kHzFWHM）。该技术可用于需要精确频率测量的应用。当正确校准到 已知的光学频率标准（即通过单个梳齿和光谱标准之间的外差测量）时，这种相对不稳定性 可以是转换为绝对频率精度以实现超高精度光谱频率梳的光学带宽。 Figure 1. General scheme for repetition-rate locking the FFC -100 toa user -supplied RF reference. 引言：光学频率梳的众多应用之一是充当所谓的“频率尺”，能够在宽带。虽然有几种特定 的技术可以实现这一点，但其基本来源能力来源于梳子的每一个“齿”之间的简单关系从光 学频率到射频频率： 在这个简单的方程中，人们立即看到，每一个梳齿， ，只与两个射频梳有关参数频率，.通过将这两个梳状参数锁定到稳定参考可以将RF参考稳定性转移到光域中 的梳状模式。在本申请说明中，Vessent演示了一种使用FFC-100实现这一点的简单方法。 设置：Vescent用于此演示的特定设置以及用于测量FFC-100产生的环外不稳定性如图2所 示。首先 使用VessentSLICE-FPGA-II锁定100MHzFFC-100的梳状参数。重复率， ，在频率上除以因子10（ValonTechnology3010a），并发送到低频的RF端口-噪声相位检 测器（迷你电路ZRPD-1+）。GPS专用OCXO（SRSFS740）的10MHz输出被发送到相位检测 器的LO端口，并且IF端口输出被引导到VescentD2-125伺服控制器。FFC-100的重复频 率与GPS规定的OCXO相位锁定具有到FFC-100PZT调制输入的简单比例积分器（PI）反馈。PZT调制反馈提供了高带宽，但在动态范围内是有限的。动态范围为足以使FFC-100以这种 方式锁定数十分钟，具体取决于运行期间经历的环境参数。为了实现长期锁定环路被接通以 改变振荡器温度设定点，从而将PZT电压保持在标称值。这个慢速反馈回路集成到FFC-100中，可以通过基于文本的命令或通过前屏幕GUI启用。 F i gure 2. The specifi c scheme used by Vescent to lock the FFC -100 repet i tion rate to o GPS -di s ciplined OCKO (SRS FS740) and the meosurement scheme used to accurately determine the FFC -100 out-of-laop i nstab i lity achieve d by this method. D2-125的PID参数 锁定设置为 比例增益设置为 -10dB。这个伺服的转角保持在低频（≤20Hz）以保持自由运行梳的短期稳定性（即梳齿 的“瞬时线宽”）同时将受GPS约束的SRSFS740的长期稳定性赋予光学梳齿。到实现 锁定，OCXO合成器的频率或梳的重复率可以手动调谐，使RF和LO信号的频率紧密重叠（在 ~10Hz以内），并允许它们的相位的正交条件落在对梳状物的PZT反馈的动态范围内。一 旦满足此条件，可以通过将开关推入“锁定”位置来启用D2-125伺服。可以在示波器上查 看D2-125上的直流误差监测器，以确保该误差信号进入零和DC误差信号上的噪声的ACRMS 测量可以用于表征锁的“松紧度”。 结果：最终，对当前应用来说重要的是GPS的稳定性有多好OCXO被转移到频率梳重复率。为了测量这一点，两个AllanDeviation使用Microsemi53100a时计对测量值进行比较：（1）SRSFS74010MHz输出信号直接根据SRSFS75210MHz输出进行测量（注意：选择 不同的GPS单元基于手头的可用设备）。相应的Allan偏差给出了环外这两个不同的GPS 约束OCXO之间的分数不稳定性，如图中的蓝线所示3（A）。 In the next measurement， (2)， t h e frequency comb fr is l ocked to the SRS FS740 as described above and the fractional i nstabil i ty of frep split off from the locked f requency comb is measured against the SRS FS752 10 MHz output . The corresponding A l lan deviation gives the out -of -loop fractional instability of the locked frequency comb relative to the SRS FS752 GPS-disciplined OCXO and i s plotted as an orange l i ne in Figure 3(A) (f rac t ional instability shown on the right axis ). Comparing these two measurements clearly demonstrates that the frequency stabi l ity of the SRS F5740 i s transterred to the trequency comb rep rate with high f i delity， especially at timescales >1s. Due to the simple relat i onship between the optical comb teeth frequencies ， fn ， and f r ep shown in Equation (1)， the absolute frequency i nstabi l ity of the opt i cal comb teeth i s simply： For comb teeth at 1550 nm， n=1.92x106， which essentia l ly makes the 8fce o term negligible relative to the n· 8frep term. The corresponding optical i nstabilities of the f requency comb at 1550 nm are shown on the left axis for the orange data l i ne i n Figure 3(A). Figure 3(A) Allon Deviation and (B) linewidth measurements. The opticol instability in (A) was measured neor 1550 nm. 将光学频率梳锁定到RF源的一个潜在缺点是等式2中所示的倍频可能导致短期不稳定性 （即。，线宽以及最终的相位噪声）。一般来说，分数自由运行频率梳在高偏移频率下的频 率噪声（通常与“瞬时线宽”）优于任何RF参考，而在低偏移时较差频率（与频率不稳定 性或漂移相关）。通过有目的地设置转角到低点频率（在这种情况下为20赫兹），自由 运行的优越的高偏移分数频率不稳定性可以保留频率梳，同时仍然获得RF的长期稳定性的 优点 参考图3（B）中的线宽测量清楚地表明了这一点，其中2kHz线宽RIO激光器与锁定频率梳 的光齿之间的外差信号被测量为＜5kHz。Voigt拟合用于捕捉出现的少量高斯增宽由于 锁定方案。 结论：提出了一种简单的方案，表明Vessent的光纤频率梳可以很紧锁定到具有长期稳定性 的GPS约束OCXO，转移到没有降低了自由运行梳的短期光学线宽。