Sistemas de sincronización temporal con precisión de subfemtosegundos

Ming Xin, Kemal Şafak, Michael Y. Peng, Patrica T. Callahan, Aram Kalaydzhyan, Wenting Wang, Katia Shtyrkova, Qing Zhang, Shih-Hsuan Chia, Briana Jones, Todd Hawthorne, Philip Battle, Oliver D. Mücke, Tony Roberts, Franz X. Kärtner

Abstracto

Presentamos un sistema de sincronización temporal que puede sincronizar señales ópticas y de microondas con precisión de attosegundos a distancias kilométricas. Con esta técnica, las instalaciones de ciencia fotónica de próxima generación, como los láseres de electrones libres de rayos X y las líneas de luz láser intensas, pueden observar dinámicas ultrarrápidas en átomos, moléculas y materia condensada que ocurren en una escala de tiempo de attosegundos. Analizamos algunas tecnologías clave, como la caracterización del jitter del láser maestro, la sincronización láser monocolor local, la sincronización láser bicolor remota, y analizamos las contribuciones del ruido técnico en el sistema. Se crea una red láser-microondas de 4,7 km con un jitter de temporización de 950 attosegundos durante decenas de horas de funcionamiento continuo. Finalmente, se introduce un correlador cruzado óptico balanceado integrado. Con el mismo nivel de potencia de entrada, la potencia operativa requerida para cada enlace de temporización se reduce significativamente.