邵晓东 韩海年 魏志义

1) (中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室, 北京 100190)

2) (中国科学院大学物理科学学院, 北京 100049)

低噪声的微波频率在雷达, 长基线干涉仪等领域有重要应用.基于光学频率梳产生的微波信号的相位噪声在1 Hz频偏处低于–100 dBc/Hz, 在高频( > 100 kHz)处低于–170 dBc/Hz, 是目前所有的微波频率产生技术中噪声最低的.文章介绍了光学频率梳产生微波频率的基本原理, 对基于光梳产生的微波频率信号的各类噪声和抑制噪声的技术进行了分析和总结.随后对低噪声的测量方法进行介绍, 并展示了几种典型的微波频率产生实验装置和结果.随着光学频率梳和噪声抑制技术的不断提升, 基于光梳的极低噪声微波频率源将有更广泛的应用前景和应用领域.

1 引 言

2020年是光学频率梳技术发明20周年, 20年前光学频率梳被美国的Hall教授和德国的Hansch教授提出并实现[1−3], 迄今已经在光频标及各类精密测量领域发挥着革命性的作用.光梳的出现代替了传统的频率链, 成为了精确测量光学频率的重要工具; 在天文学领域, 高重复频率的光学频率梳用于校准天文光谱仪寻找地外行星[4]; 在光谱学领域,双光梳光谱的发展使得分子光谱的测量速度和精度都得到了前所未有的提高[5]; 光学频率梳还应用于精密测距[6]、阿秒科学[7]等重要领域.目前人们普遍认为, 光学频率梳将在基于光学原子钟[8]的下一代时间频率标准中发挥至关重要的作用.作为精密的光……