高精(jīng)度(dù)時(shí)基(jī)分(fēn)發與飛秒激(jī)光器(qì)

高穩定(dìng)性(xìng)的時間(jiān)信號分(fēn)發對(duì)於(yú)大(dà)科學裝置（如(rú)粒(lì)子加速器等）基(jī)礎(chǔ)設施(shī)有非(fēi)常重要的(dí)意(yì)義。未來(lái)加(jiā)速器(qì)對於(yú)穩定時(shí)基的要求(qiú)將(jiāng)會越來越(yuè)高(gāo)。基於自由電子(zǐ)激光(guāng)的新一代(dài)高(gāo)亮(liàng)度超(chāo)快X射綫光源通(tōng)常要求其分(fēn)配(pèi)到(dào)加速(sù)器(qì)和(hé)激(jī)光(guāng)係統的(dí)射頻(pín)信(xìn)號(hào)具備10飛秒(miǎo)以(yǐ)下(xià)的時間精(jīng)度(dù)。

能夠滿(mǎn)足如(rú)此(cǐ)精度時(shí)間分(fēn)發的解決(jué)方(fāng)案是基(jī)於(yú)光纖傳輸(shū)綫的時(shí)間分發(fā)係統。這(zhè)種技術充(chōng)分(fēn)利(lì)用光通(tōng)訊技(jì)術以及(jí)光(guāng)學計量技術(shù)的(dí)優(yōu)勢，可(kě)提(tí)供(gōng)加(jiā)速器和激光(guāng)器之間飛(fēi)秒(miǎo)量級(jí)的同(tóng)步時序。傳輸(shū)係(xì)統采(cǎi)用鎖模(mó)激光器產生的(dí)超低噪音(yīn)脈衝(chōng)序列(liè)作為(wéi)參(cān)考(kǎo)時(shí)基。來自主振(zhèn)蕩器的時基信號(hào)通(tōng)過(guò)光纖鏈路傳遞(dì)至(zhì)多(duō)個(gè)遠端的終端(duān)站(zhàn)，同(tóng)時(shí)對(duì)傳(chuán)輸延(yán)時(shí)加以穩定控製。鎖(suǒ)模激光或微博振蕩器與穩定的(dí)光(guāng)纖鏈路(lù)末端(duān)時基信號(hào)牢固(gù)鎖(suǒ)定。 [1].

另外(wài)一個光纖(xiān)時基(jī)分(fēn)配(pèi)的示例是(shì)射電望遠(yuǎn)鏡陣列(liè)。在射電望遠鏡陣列中(zhōng)，多個天綫(xiàn)必(bì)須同步以實現的望遠鏡指向，處理(lǐ)設備的時間同(tóng)步(bù)以(yǐ)及觀(guān)察數據的(dí)在(zài)綫處理。[2]

總之(zhī)，光(guāng)學(xué)時(shí)鐘分發與同步在將來會(huì)越來越重要。例(lì)如高精度導航，重力測(cè)量，相(xiāng)幹陣列或(huò)相對(duì)論實驗等(děng)技術也應(yīng)用(yòng)都(dū)將依賴於通(tōng)過地基光(guāng)纖鏈路或衛(wèi)星(xīng)自(zì)由(yóu)空(kōng)間光(guāng)鏈(liàn)路實(shí)施(shī)的(dí)時間(jiān)同(tóng)步和(hé)比(bǐ)較(jiào)。

Menhir Photonics 產(chǎn)品

Menhir Photonics 為高精(jīng)度(dù)時(shí)基(jī)分(fēn)配提供(gōng)極低(dī)位相(xiāng)噪(zào)聲，高可(kě)靠度的鎖(suǒ)模激光器(qì)。圖(tú)1展示了250MHz重(zhòng)復頻率的MenHIR-1550 的典(diǎn)型(xíng)位相噪聲。相位(wèi)噪聲在(zài)10GHz載波（40階(jiē)諧波(bō)）上測(cè)量。噪(zào)聲(shēng)本(běn)底(dǐ)給出的(dí)累(léi)積時(shí)間抖(dǒu)動上限越為500as（阿秒(miǎo)）。

Fig 1.: (上) 在(zài)10GHz諧波上測(cè)量250MHz重頻(pín)的MENHIR-1550激(jī)光(guāng)器(qì)的(dí)位(wèi)相噪(zào)聲功率譜(pǔ)；（下）同(tóng)一(yī)台激(jī)光器(qì)的(dí)10MHz起累積時(shí)間抖動.

MENHIR提(tí)供200MHz - 2.5GHz 鎖模飛秒激(jī)光器(qì)。激光(guāng)器可提(tí)供(gōng)調節帶寬(kuān)>50kHz的(dí)快速重(zhòng)頻精調(tiáo)選件(jiàn)，用於(yú)與(yǔ)其他裝(zhuāng)置(zhì)的(dí)重頻(pín)或(huò)位(wèi)相鎖定。同(tóng)時(shí)可(kě)提(tí)供泵(bèng)浦電流的(dí)快速調(tiáo)製(zhì)選件(jiàn)。

MENHIR-1550 係列(liè)采用工業級的(dí)質(zhì)量和(hé)環境(jìng)適應性設(shè)計，經(jīng)歷嚴(yán)苛的振(zhèn)動，衝擊(jī)以及(jí)其他(tā)外(wài)部幹擾(rǎo)的測(cè)試（可包(bāo)括宇(yǔ)航(háng)相關標(biāo)準(zhǔn)的(dí)測(cè)試(shì)）。針(zhēn)對空間有限(xiàn)的應用場(cháng)合，可(kě)提供(gōng)定製(zhì)的(dí)小尺寸版本。

[1] Xin, M., Safak, K., Peng, M. Y., Kalaydzhyan, A., Wang, W., Mücke, O. D., Kärtner, F. X., “Attosecond precision multi-kilometer laser-microwave network”, Light Sci. Appl. 6, e16187 (2017)

[2] Cliche, J.-F. & Shillue, B. “Precision timing control for radioastronomy: maintaining femtosecond synchronization in the Atacama Large Millimeter Array”, IEEE Control Syst. 26, 19–26 (2006)