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CEROテクノロジー

"Zero fCEO" for Difference Frequency Combs (DFC)

  • Er3+-ファイバーオシレータと非線形ファイバを用いた広帯域スーパコンテニュウム発生
  • 非線形結晶を用いた低周波数および高周波数スペクトルコンポーネント間での差周波発生
  • 両方のスペクトルコンポーネントは理想的なfCEOを保持
  • 発生する光コムはキャリアエンベロープ位相安定化されており fCEO は常にゼロに固定
  • トプティカ社の特許技術 (DE102004022037)

CERO-technology at a glance

オフセットフリー差周波光コム (DFC) の動作原理は低ノイズなエルビウムファイバモードロックオシレータとそれに続く非線形結晶により行われるオクターブスパンを持ったスペクトルの低周波数および高周波数スペクトル成分間での差周波発生 (DFG)によっています。

このテクノロジーの最も重要な点は全てパッシブ周波数オフセット安定化手法を用いることで、安定性を大きく改善させるのみならずシンプルかつ信頼性も同時に高めることです。光コム信号は通常の2つのオリジナルスペクトルのモード抑制に起因することからオフセット位相およびオフセット周波数の変動から完全にフリーな状態です。それに加えDFCのキャリアエンベロープオフセット周波数 fCEO はゼロに固定されています。

全パッシブ光方式の fCEO 安定化プロセスは従来型のf-to-2f干渉法に比べて特筆すべき優位点を持ちます。この点は周波数計測学分野における多くの著名な研究者から指摘されています (Krauss et al., Opt. Lett, 36, 540 (2011)). 全パッシブ光方式の最も大きな優位点は電気的なノイズの影響に制限されないことです。それに加え、キャリアエンベロープオフセットのビート信号の調整また複雑なドリフト補正の必要が無いことです。キャリアエンベロープオフセットロッキングのための制御エレクトロニクスが不要な事から制御系パッケージの複雑さを劇的に低減することが可能です。唯一の調整可能なパラメータはDFCの繰り返し周波数です。この周波数は適切なGPS-RF参照信号に容易に安定化することが可能です。全てのユーザーは各アプリケーションに最適な様々な出力波長をDFCシステムにおいて自由に選択することが可能です。

CERO technology principle

DFCは原子物理アプリケーションにおける周波数リファレンスとして最適なだけでなく、周波数分析学からの周波数安定化の高い要求また光時計アプリケーションにも高いレベルでお応え致します。特に狭線幅レーザーを用いた光周波数リファレンスと共に用いることで高い性能を発揮します。コム周波数ラインにそれらのレーザーをリファレンスとしてロッキングする場合、DFGプロセスにより0Hzにロッキングすることが可能です。またより高い周波数へのロッキングも可能になります。このアプリケーションにおいてf-to-2f法ではfCEOの高周波数のノイズコンポーネントをキャンセルできないことからCEROテクノロジーは明確な優位点を持っています。

  • DFG in the literature

    トプティカ社の光周波数コムシステムDFCは周波数の位相ノイズに関して二次的なスケーリングを持っています。下記のテキストではその特筆すべき振る舞いを解説しています。DFCは真に固定されたゼロポイントを保持しつつ伸縮テープのように振る舞います。光学リファレンスと共に用いることで最適なシステムとなります。 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)

  • Brochure

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差周波光コム / DFC