Physikalisch-Technische Bundesanstalt

Optischer Frequenzkamm erlaubt die Übertragung der Stabilität optischer Frequenznormale auf Mikrowellenoszillatoren.

Die überragende Kurzzeitstabilität eines hochstabilen Lasers ( benutzt als Abfragelaser für die Yb⁺-Einzelionenuhr ) wurde mit Hilfe eines Frequenzkammes und dem in der PTB entwickelten Transferverfahren in den Mikrowellenbereich übertragen und dort zur Frequenzstabilisierung eines Mikrowellenoszillators bei 9,4 GHz benutzt.

Abbildung 1 zeigt die Allan-Standardabweichung σ_y(2,τ) dieser Messung ( blaue Punkte) sowie die Stabilität des in einem Vorversuch, nach dem gleichen Verfahren stabilisierten 5 MHz Quarzoszillators (schwarze Quadrate). Zum Vergleich wird der direkt optische Vergleich der beiden hochstabilen Laser gezeigt (rote Dreiecke).
Die Verwendung eines direkt regelbaren Mikrowellenoszillators zeigt die deutliche Verbesserung der Stabilität, die für kurze Zeiten τ<10 s durch das erreichte Signal Rausch-Verhältnis der Photodiode begrenzt wird. Dies führt zu einer vorläufigen technischen Begrenzung der Allan-Standardabweichung von σ_y(2,τ) =1^.10^-14 /τ.  
Damit wurde gezeigt, dass optische Frequenznormale auch im Mikrowellenbereich erfolgreich zur Erzeugung von Referenzfrequenzen mit extrem geringem Phasenrauschen eingesetzt werden können.