Depatman Fizik Tsinghua fè pwogrè enpòtan nan teknoloji anilasyon bri faz segondè-frekans lazè

Depi nesans premye lazè a an 1960, teknoloji lazè te lajman itilize nan divès domèn fizik, tankou kominikasyon lazè, espektroskopi lazè, pedal gaz patikil lazè ak entèferometri lazè. Nan etid eksperimantal nan atomik ak molekilè ak optik fizik, pèfòmans nan lazè detèmine kapasite yon moun nan manipile patikil mikwoskopik tankou atòm ak molekil. Nan dènye ane yo, ak devlopman nan syans pwopòsyon ak teknoloji, kondisyon yo nan eksperyans syantifik pou lazè yo te plis amelyore. Pou egzanp, yo nan lòd yo jisteman manipile eta a pwopòsyon nan atòm ak reyalize gwo-presizyon pwopòsyon lojik pòtay, moun bezwen lazè ak frekans ki estab absoli ak bri faz ki ba anpil. Yo nan lòd yo elimine drift frekans nan lazè, twa fizisyen, Robert Pound, Ronald Drever, ak John Hall (PDH pou kout), devlope yon metòd ki baze sou yon teknik modulation-demodulation pou fèmen frekans lazè a nan yon kavite optik Fabry-Perot. . Metòd la trè efikas nan siprime frekans ba (<100 kHz) phase noise in lasers. However, since it is a technique based on feedback control, it is inevitably limited by the feedback bandwidth, and thus cannot effectively suppress the high-frequency phase noise of the laser. On the other hand, the existing laser high-frequency phase noise elimination method means are more complicated, and there is still much room for improvement in stability and noise suppression.

Fig. 1 Dyagram chematik aparèy eksperimantal la ansanm ak dyagram efè a. (a) Aparèy tipik PDH estabilizasyon frekans fidbak (zòn background blan) ak aparèy pou anile bri faz PDH (zòn fonse ble). (b) Spectrum diferans ekstèn ant limyè pwodiksyon an ak limyè transmèt nan kavite super-estabilize la. Spectre wouj la se spectre outlier lè PDH feedforward pa itilize, ak ble se spectre outlier lè PDH feedforward yo itilize.
Dènyèman, gwoup Mung-Kun Cheng-Yuli te devlope yon nouvo teknik pou anilasyon faz lazè nan Depatman Fizik, Inivèsite Tsinghua, ki reyalize jiska kat lòd nan mayitid repwesyon bri faz segondè-frekans nan seri MHz. , ki se youn a de lòd nan grandè pi bon pase tout fidbak anvan / metòd anile bri faz ki baze sou feedforward. Metòd la se yon ekstansyon entelijan nan teknik klasik estabilizasyon frekans PDH la. Yo te jwenn ke lè w ap itilize fidbak PDH pou fèmen frekans lazè a nan kavite super-estabilize, siyal erè ki rete a pwopòsyonèl ak chanjman faz lazè an tan reyèl nan rejyon wo-frekans lan. Kòm yon rezilta, yo te pwopoze yon nouvo konplo feed-forward lè yo ajoute yon seksyon dis-mèt nan fib optik nan konfigirasyon orijinal PDH teknoloji a retade jaden an limyè lazè, konpanse pou reta nan tan prezante pa pwosesis la jenerasyon siyal erè PDH, ak Lè sa a, aplike siyal PDH sa a nan yon kristal elektwo-optik ki modul faz nan jaden an limyè yo retire bri faz lazè a (figi 1).

Fig. 2 Koub varyasyon nan koyefisyan anilasyon bri faz ak frekans bri pou metòd PDH feedforward la. Pwen wouj yo nan figi a montre done eksperimantal yo mezire, ak liy solid vèt la montre valè teyorik koyefisyan anilasyon bri faz pa metòd filtraj kavite optik la.
Ekip rechèch la mezire efè repwesyon metòd PDH feedforward pou bri faz nan diferan frekans epi li te jwenn ke metòd la ka efikasman siprime bri faz lazè jiska 20 MHz ak yon eksplikasyon teyorik (Figi 2). Pou pi ba frekans, yo te jwenn ke metòd feedforward la ekivalan a metòd filtraj kavite optik la, men li pa limite pouvwa lazè transmèt osi grav ke lèt la. Pou pi wo frekans, efikasite nan metòd la ka plis amelyore pa rediksyon efè a dispèsyon nan elektwonik yo. Li vo mansyone ke sikui yo itilize pou anplifye siyal erè yo jenere siyal feedforward nan travay sa a te devlope ak fèt pa manm ekip yo, ki mete yon fondasyon solid pou travay la yo dwe plis popilarize ak aplike.
Revizyon an fè kòmantè trè sou travay sa a: "Teknik PDH lajman itilize nan anpil domèn, tankou metroloji tan-frekans, espektroskopi, ak fizik atomik. Etid la nan siprime faz lazè bri nan seri frekans MHz te resevwa anpil atansyon e li enpòtan. Pou plizyè aplikasyon, ansanm ak teknik senp yo prezante nan papye sa a, mwen kwè ke rechèch sa a pral gen yon gwo enpak epi li ka mennen anpil itilizasyon konplo feedforward." Rechèch la te pibliye anba tit "Pound-Drever-Hall feedforward: faz lazè sipresyon bri pi lwen pase fidbak" sou 9 jiyè 2024 nan jounal optik Optica.