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基于阿秒抖动光纤锁模激光器的时钟同步

秦鹏 宋有建 胡明列 柴路 王清月

基于阿秒抖动光纤锁模激光器的时钟同步

秦鹏, 宋有建, 胡明列, 柴路, 王清月
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  • 光纤锁模激光器结构简单, 运转稳定, 且输出的超短脉冲序列具有极高的时钟稳定性, 在抽运探测、脉冲相干合成等要求高精度时钟同步的前沿领域有着广阔的应用前景. 本文通过激光器腔内的电光调制器进行反馈控制, 实现了两台光纤锁模激光器之间的紧密时钟信号同步; 并且通过平衡光学互相关方法, 对残余的时钟误差信号进行了测量, 分辨率达到了13 as. 通过优化激光器的腔内动力学过程及反馈环路的参数, 在[1 Hz, 10 MHz]的积分区间内得到了109 as的残余时钟误差, 对应单台激光器的平均时间抖动为77 as.
      通信作者: 宋有建, yjsong@tju.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 61205131, 11274239, 61227010, 61322502)、国家重点基础研究发展计划(批准号: 2011CB808101, 2010CB327604)和长江学者和创新团队发展计划 (批准号: IRT13033)资助的课题.
    [1]

    Schulz S, Grgura I, Behrens C, Bromberger H, Costello J T, Czwalinna M K, Felber M, Hoffmann M C, Ilchen M, Liu H Y, Mazza T, Meyer M, Pfeiffer S, Prędki P, Schefer S, Schmidt C, Wegner U, Schlarb H, Cavalieri A L 2015 Nat. Commun. 6 5938

    [2]

    Domke M, Rapp S, Schmidt M, Huber H P 2012 Opt. Express 20 10330

    [3]

    Khilo A, Spector S J, Grein M E, Nejadmalayeri A H, Holzwarth C W, Sander M Y, Dahlem M S, Peng M Y, Geis M W, DiLello N A, Yoon J U, Motamedi A, Orcutt J S, Wang J P, Sorace-Agaskar C M, Popović M A, Sun J, Zhou G R, Byun H, Chen J, Hoyt J L, Smith H I, Ram R J, Perrott M, Lyszczarz T M, Ippen E P, Krtner F X 2012 Opt. Express 20 4454

    [4]

    Kim J, Park M J, Perrott M H, Krtner F X 2008 Opt. Express 16 16509

    [5]

    Cox J A, Putnam W P, Sell A, Leitenstorfer A, Krtner F X 2012 Opt. Lett. 37 3579

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    Fong B J, Lin W T, Wu S Y, Peng J L, Hsiang W W, Lai Y 2015 Opt. Lett. 40 966

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    [8]

    Zhang F, Hou D, Guo H P, Zhao J Y, Zhang Z G 2010 Acta Opt. Sin. 30 671 (in Chinese) [张帆, 候冬, 郭海鹏, 赵建业, 张志刚 2010 光学学报 30 671]

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    Kim J, Cox J A, Chen J, Krtner F X 2008 Nat. Photon. 2 733

    [10]

    Benedick A J, Fujimoto J G, Krtner F X 2012 Nat. Photon. 6 97

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    Wang P, Zhao H, Wang Z H, Li D H, Wei Z Y 2006 Acta Phys. Sin. 55 4161 (in Chinese) [王鹏, 赵环, 王兆华, 李德华, 魏志义 2006 物理学报 55 4161]

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    Zhao H, Zhao Y Y, Tian J R, Wang P, Zhu J F, Ling W J, Wei Z Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 892 (in Chinese) [赵环, 赵研英, 田金荣, 王鹏, 朱江峰, 令维军, 魏志义 2008 物理学报 57 892]

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    Zhang D P, Hu M L, Xie C, Chai L, Wang Q Y 2012 Acta Phys. Sin. 61 044206 (in Chinese) [张大鹏, 胡明列, 谢辰, 柴路, 王清月 2012 物理学报 61 044206]

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    Song Y, Jung K, Kim J 2011 Opt. Lett. 36 1761

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    [19]

    Schibli T R, Kim J, Kuzucu O, Gopinath J T, Tandon S N, Petrich G S, Kolodziejski L A, Fujimoto J G, Ippen E P, Kaertner F X 2003 Opt. Lett. 28 947

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    Kim J, Krtner F X 2009 Laser Photon. Rev. 4 432

    [21]

    Haus H A, Mecozzi A 1993 IEEE J. Quantum Electron. 29 983

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    Paschotta R 2004 Appl. Phys. B 79 163

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    Khilo A, Spector S J, Grein M E, Nejadmalayeri A H, Holzwarth C W, Sander M Y, Dahlem M S, Peng M Y, Geis M W, DiLello N A, Yoon J U, Motamedi A, Orcutt J S, Wang J P, Sorace-Agaskar C M, Popović M A, Sun J, Zhou G R, Byun H, Chen J, Hoyt J L, Smith H I, Ram R J, Perrott M, Lyszczarz T M, Ippen E P, Krtner F X 2012 Opt. Express 20 4454

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出版历程
  • 收稿日期:  2015-05-24
  • 修回日期:  2015-06-30
  • 刊出日期:  2015-11-20

基于阿秒抖动光纤锁模激光器的时钟同步

  • 1. 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300072
  • 通信作者: 宋有建, yjsong@tju.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 61205131, 11274239, 61227010, 61322502)、国家重点基础研究发展计划(批准号: 2011CB808101, 2010CB327604)和长江学者和创新团队发展计划 (批准号: IRT13033)资助的课题.

摘要: 光纤锁模激光器结构简单, 运转稳定, 且输出的超短脉冲序列具有极高的时钟稳定性, 在抽运探测、脉冲相干合成等要求高精度时钟同步的前沿领域有着广阔的应用前景. 本文通过激光器腔内的电光调制器进行反馈控制, 实现了两台光纤锁模激光器之间的紧密时钟信号同步; 并且通过平衡光学互相关方法, 对残余的时钟误差信号进行了测量, 分辨率达到了13 as. 通过优化激光器的腔内动力学过程及反馈环路的参数, 在[1 Hz, 10 MHz]的积分区间内得到了109 as的残余时钟误差, 对应单台激光器的平均时间抖动为77 as.

English Abstract

参考文献 (22)

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