31.12.2006
Die überragende Kurzzeitstabilität eines hochstabilen Lasers wurde mit Hilfe eines Frequenzkammes und dem in der PTB entwickelten Transferverfahren in den Mikrowellenbereich übertragen und dort zur Frequenzstabilisierung eines Mikrowellenoszillators benutzt. Dieser Oszillator besteht aus einem relativ preisgünstigen, regelbaren 100 MHz Quarzoszillator und einem Frequenzvervielfacher mit dessen Hilfe eine Mikrowellenfrequenz von 11,4 GHz erzeugt wird.
Da eine zweite Mikrowellenreferenz mit adäquatem Phasenrauschen nicht zur Verfügung stand, wurde mit einem zweiten Frequenzkamm das Phasenrauschen der stabilisierten Mikrowelle mit dem des optischen Frequenznormals verglichen. Der erneute Frequenzvergleich mit der optischen Quelle liefert ein unabhängiges Maß für die Qualität der Regelung, die die erreichbare Stabilität der Mikrowelle bestimmt.
Abbildung 1 zeigt die Allan-Standardabweichung σy(2,τ) dieser Messung (Punkte). Zum Vergleich wird die Stabilität eines weiteren Quarzoszillators (Quadrate) gezeigt, dessen Frequenz auf eine Cäsiumfontänenuhr (CSF1) geregelt wird.
Die erreichte Stabilität wird zur Zeit noch durch additives, hochfrequentes Phasenrauschen des Frequenzvervielfachers begrenzt. Dies führt zu einer technischen Begrenzung der Allan-Standardabweichung von σy(2,τ) = 5 . 10-14 /τ, die in Zukunft durch Verwendung einer direkt regelbaren Mikrowellequelle deutlich reduziert werden kann.
Es wird ersichtlich, dass optische Frequenznormale auch im Mikrowellenbereich erfolgreich zur Erzeugung von Referenzfrequenzen mit extrem geringem Phasenrauschen eingesetzt werden können.
Vergleich der übertragenen Stabilität geregelter Mikrowellenoszillatoren