Photonisch referenzierter, extrem stabiler Oszillator

Kemal Şafak, Erwin Cano Vargas, Anan Dai, Marvin Edelmann, Florian Emaury, Karolis Balskus, Benjamin Rudin, Philip Battle, Tony D. Roberts, Bradley Slezak, Todd Hawthorne und Franz X. Kärtner

Abstrakt

Aufgrund ihres geringen Phasenrauschens bei hohen Trägerfrequenzen finden photonische Mikrowellenoszillatoren immer breitere Anwendung, unter anderem in der digitalen Signalverarbeitung, Telekommunikation, Radioastronomie sowie in Radar- und Lidarsystemen. Aktuell basieren die rauschärmsten photonischen Oszillatoren auf herkömmlichen optischen Frequenzkämmen mit mehreren Stabilisierungsschleifen, die große Vakuum- µm Bauteile und komplexe optoelektronische Konfigurationen beinhalten. Daher sind die resultierenden Systeme nicht nur schwierig zu betreiben, sondern auch wartungsintensiv. Wir stellen hier eine deutlich einfachere Lösung vor: einen photonisch referenzierten, extrem stabilen Oszillator (PRESTO). PRESTO benötigt lediglich drei Hauptkomponenten: einen Femtosekundenlaser, ein Faserverzögerungselement und einencto. Die erzeugte Mikrowelle bei 10 GHz weist Phasenrauschpegel von −125, −145 bzw. <−160 dBc/Hz bei 1, 10 bzw. >100 kHz auf, mit einem integrierten Timing-Jitter von nur 2 fs (Effektivwert) im Frequenzbereich von 100 Hz bis 1 MHz. Dieser Ansatz bietet eine zuverlässige Lösung zur Vereinfachung und Miniaturisierung photonischer Oszillatoren bei gleichzeitig hoher Leistungsfähigkeit.