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平衡光學(xué)互相關(guān)儀——多束超快激光時(shí)間差檢測(cè)儀
加州理工團(tuán)隊(duì)的Kerry J. Vahala團(tuán)隊(duì)于2021年在《自然物理學(xué)》雜志上發(fā)表了一項(xiàng)研究，展示了如何使用平衡光學(xué)交叉相關(guān)器（BOC）作為一種超精密的光學(xué)定時(shí)抖動(dòng)測(cè)量設(shè)備。
在實(shí)驗(yàn)中，他們用平衡光學(xué)互相關(guān)儀 多束超快激光時(shí)間差檢測(cè)儀精確測(cè)量了微腔中孤子對(duì)的定時(shí)抖動(dòng)，并能確定量子噪聲對(duì)相對(duì)孤子運(yùn)動(dòng)的影響。孤子或孤立波是一種自強(qiáng)化的波包，在傳播過程中能夠保持其形狀并以恒定速度前進(jìn)。通過在介質(zhì)中平衡非線性和色散效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了這一特性。孤子的自強(qiáng)化特性使其成為下一代電信系統(tǒng)中的一個(gè)令人興奮的研究領(lǐng)域。
加州理工團(tuán)隊(duì)分析的孤子是光學(xué)微腔中的相干泵浦（Kerr）孤子。這種設(shè)置可能成為基于芯片的頻率梳的基礎(chǔ)。然而，這些光學(xué)孤子預(yù)計(jì)會(huì)經(jīng)歷隨機(jī)量子擴(kuò)散，從而在孤子微梳的應(yīng)用中設(shè)定一個(gè)基本的性能限制。
Bao等人（2021）構(gòu)建了一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置，可以在微腔中產(chǎn)生共傳播和反向傳播的孤子，并將這些孤子從腔體釋放出來，傳送到BOC。在平衡光學(xué)互相關(guān)儀 多束超快激光時(shí)間差檢測(cè)儀那里，可以分析來自微腔的孤子對(duì)之間的定時(shí)抖動(dòng)。通過測(cè)量，他們能夠確定反向傳播孤子的量子極限。此外，通過測(cè)量共傳播孤子對(duì)，團(tuán)隊(duì)確認(rèn)了這些共傳播孤子的穩(wěn)定化效應(yīng)。在實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)共傳播孤子的相對(duì)定時(shí)抖動(dòng)遠(yuǎn)低于單個(gè)孤子的量子極限，這是由于相互之間的穩(wěn)固運(yùn)動(dòng)相關(guān)性，而這在此前僅為理論預(yù)測(cè)。
對(duì)加州理工團(tuán)隊(duì)來說，BOC的高精度是他們實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵部分。此外，它使他們能夠探索孤子微梳中定時(shí)抖動(dòng)的基本極限，并為多孤子物理學(xué)提供了新的見解。
產(chǎn)品應(yīng)用示意圖（兩束超快激光器進(jìn)行同步）-平衡光學(xué)互相關(guān)儀多束超快激光時(shí)間差檢測(cè)儀
主要參數(shù)-平衡光學(xué)互相關(guān)儀多束超快激光時(shí)間差檢測(cè)儀
參數(shù) | 數(shù)值 | 單位 | 備注 |
檢測(cè)器靈敏度 | > 5 | mV / fs | 在檢測(cè)器輸出端 (未放大) |
檢測(cè)器分辨率 | < 0.5 | fs | 集成檢測(cè)器噪聲底限在10 kHz帶寬內(nèi) |
時(shí)間抖動(dòng) | < 15 | fs | 在35 μHz - 1 MHz帶寬內(nèi)，取決于主/參考激光器的 噪聲特性和從激光器腔內(nèi)執(zhí)行器的性能 |
尺寸 (長(zhǎng) x 寬 x 高) | 300 x 270 x 66 | mm | |
重量 | 5 | kg | 取決于選項(xiàng) |
光學(xué)輸入波長(zhǎng) | < 2000 | nm | 為感興趣的波長(zhǎng)量身定制 |
光學(xué)輸入功率 | 10 - 50 | mW | 取決于波長(zhǎng)范圍和其他激光參數(shù) |
光學(xué)輸入類型 | PM光纖 | FC或SC連接器（可選自由空間輸入） | |
脈沖重復(fù)頻率 | < 10 | GHz | 為感興趣的重復(fù)頻率量身定制 |
尺寸 | 機(jī)架安裝，19英寸寬，4個(gè)高度單元 | ||
集成反饋 | 已包含 | 優(yōu)化的PID參數(shù) | |
控制系統(tǒng)接口 | 已包含 | 適用于Epics、Tango... | |
自動(dòng)鎖定 | 已包含 |
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