差周波コム(DFC)のための"Zero fCEO"


オフセットフリー差周波コム(DFC)の動作原理は、低ノイズエルビウムファイバーモードロック共振器の出力による広帯域なスーパーコンティニュームの発生と、非線形結晶によるオクターブスパンのスペクトルの低周波部と高周波部間で生み出す光学差周波発生により成り立っています。最も重要な特徴は、卓越した安定性、シンプルかつ高い信頼性、全受動型周波数オフセットの安定化です。コムは、 そのオリジナルスペクトルの2つの部分の共通モードの抑制によって、オフセット位相及びオフセット周波数の変動から完全にフリーとなります。加えて、DFCのキャリアエンヴェロープオフセット周波数fCEOは、常にゼロに固定されます。

  • Er3+-ファイバー共振器と非線形ファイバーによる広帯域スーパーコンティニュームの生成
  • 非線形結晶内のスーパーコンティニュームの低周波と高周波スペクトル部間を用いた差周波生成
  • 両スペクトル部は同一の fCEOを持ち相互にキャンセル
  • 最終的にコムはキャリアエンベロープ位相を安定化し、fCEO をゼロに固定
  • トプティカ社特許技術を採用 (DE102004022037)

完全受動型光学系による fCEO の安定化は、一般的なf-2f干渉計によるアプローチ方法に対して、明確な利点を持ちます。これは、周波数計測分野 (Krauss et al., Opt. Lett, 36, 540 (2011))の数々の有名な研究者によって報告されています。受動安定化の最大の利点は、電気的なノイズによって制限されないことです。加えて、キャリアエンベロープのビート調整や複雑なドリフト補正の必要が無く、キャリアエンヴェロープオフセット ロッキング用のエレクトロニクスがないことにより、複雑な制御エレクトロニクスの必要性を著しく軽減できます。唯一の調整パラメーターは、DFCの繰り返し周波数です。最適な高周波(RF)リファレンスに、簡単に安定化できます。





  • DFG in the literature

    TOPTICAs frequency comb DFC shows quadratic scaling of the phase noise with frequency. This textbook like behavior has been shown to a remarkable degree. The DFC behaves like an elastic tape with a true fixpoint at zero. An ideal system to be combined with an optical reference. Characterization of a DFG comb showing quadratic scaling of the phase noise with frequency, T. Puppe et al., Optics Letters Vol. 41, Issue 8 (2016)

    “The DFG comb possesses a vanishing carrier envelope offset frequency that permits the construction of a simple and thus potentially more stable optical clockwork.Zimmermann, Gohle, Holzwarth, Udem and Hänsch, Opt. Lett., 29, 310 (2004)

    “This all passive approach provides extremely reliable and rigid locking of fCEO on both short and long time scales”, Krauss, Fehrenbacher, Brida, Riek, Sell, Huber, and Leitenstorfer, Opt. Lett., 36, 540 (2011)

    “… in this nonlinear process the phases of the two pulses add up with different signs, leading to CEP cancellation and resulting in passive, all-optical phase stabilization.”Manzoni, Cerullo, and De Silvestri, Opt. Lett., 29, 2668 (2004)

    “The unique feature … is that fCEO of the DF is zero without any servo-loop feedback system; i.e., the waveform is self-stabilized in the resultant pulse train.” “The generated phase-stable pulses may - after preamplification - be suitable for seeding high-gain Ti:sapphire amplifiers and (or) the oscillator itself.”Fuji, Apolonski and Krausz, Opt. Lett., 29, 632 (2004)

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