将Vessent的光纤频率梳（FFC100）重复率锁定到任何用户提供的RF振荡器的简单方法

我们展示了一种将Vessent的光纤频率梳（FFC100）重复率锁定到任何用户提供的RF振荡器的简单方法。实现这种重复速率锁定的一般方案如图1所示。为了证明这种技术的威力，在这里，我们将FFC-100锁定到SRS FS740 GPS规定的炉控晶体振荡器（OCXO）上，并表明SRS FS740卓越的长期频率稳定性忠实地转移到频率梳模式（在时间尺度>6小时的1550 nm处<1E-12分数不稳定性或<200 Hz光学频率不稳定性），同时保持自由运行的梳齿线宽（在1550nm处<2 kHz FWHM）。该技术可用于需要精确频率测量的应用。当正确校准到已知的光学频率标准（即通过单个梳齿和光谱标准之间的外差测量）时，这种相对不稳定性可以是转换为j对频率精度以实现超高精度光谱频率梳的光学带宽。

【概述】

光学频率梳的众多应用之一是充当所谓的“频率尺”，能够在宽带。虽然有几种特定的技术可以实现这一点，但其基本来源能力来源于梳子的每一个“齿”之间的简单关系从光学频率到射频频率：

在这个简单的方程中，人们立即看到，每一个梳齿，, 只与两个射频梳有关参数频率，. 通过将这两个梳状参数锁定到稳定参考可以将RF参考稳定性转移到光域中的梳状模式。在本申请说明中，Vessent演示了一种使用FFC-100实现这一点的简单方法。

【实验/操作方法】设置：Vescent用于此演示的特定设置以及用于测量FFC-100产生的环外不稳定性如图2所示。首先使用Vessent SLICE-FPGA-II锁定100MHz FFC-100的梳状参数。重复率，,

在频率上除以因子10（Valon Technology 3010a），并发送到低频的RF端口-噪声相位检测器（迷你电路ZRPD-1+）。GPS专用OCXO（SRS FS740）的10 MHz输出被发送到相位检测器的LO端口，并且IF端口输出被引导到Vescent D2-125伺服控制器。FFC-100的重复频率与GPS规定的OCXO相位锁定具有到FFC-100 PZT调制输入的简单比例积分器（PI）反馈。PZT调制反馈提供了高带宽，但在动态范围内是有限的。动态范围为足以使FFC-100以这种方式锁定数十分钟，具体取决于运行期间经历的环境参数。为了实现长期锁定环路被接通以改变振荡器温度设定点，从而将PZT电压保持在标称值。这个慢速反馈回路集成到FFC-100中，可以通过基于文本的命令或通过前屏幕GUI启用。

D2-125的PID参数锁定设置为比例增益设置为-10dB。这个伺服的转角保持在低频（≤20 Hz）以保持自由运行梳的短期稳定性（即梳齿的“瞬时线宽”）同时将受GPS约束的SRS FS740的长期稳定性赋予光学梳齿。到实现锁定，OCXO合成器的频率或梳的重复率可以手动调谐，使RF和LO信号的频率紧密重叠（在~10 Hz以内），并允许它们的相位的正交条件落在对梳状物的PZT反馈的动态范围内。一旦满足此条件，可以通过将开关推入“锁定”位置来启用D2-125伺服。可以在示波器上查看D2-125上的直流误差监测器，以确保该误差信号进入零和DC误差信号上的噪声的AC RMS测量可以用于表征锁的“松紧度”。

【实验结果/结论】

结果：最终，对当前应用来说重要的是GPS的稳定性有多好OCXO被转移到频率梳重复率。为了测量这一点，两个Allan Deviation使用Microsemi 53100a时计对测量值进行比较：（1）SRS FS740 10 MHz输出信号直接根据SRS FS752 10 MHz输出进行测量（注意：选择不同的GPS单元基于手头的可用设备）。相应的Allan偏差给出了环外这两个不同的GPS约束OCXO之间的分数不稳定性，如图中的蓝线所示3（A）。

将光学频率梳锁定到RF源的一个潜在缺点是等式2中所示的倍频可能导致短期不稳定性（即。，线宽以及最终的相位噪声）。一般来说，分数自由运行频率梳在高偏移频率下的频率噪声（通常与“瞬时线宽”）优于任何RF参考，而在低偏移时较差频率（与频率不稳定性或漂移相关）。通过有目的地设置转角到低点频率（在这种情况下为20赫兹），自由运行的优越的高偏移分数频率不稳定性可以保留频率梳，同时仍然获得RF的长期稳定性的优点

参考图3（B）中的线宽测量清楚地表明了这一点，其中2kHz线宽RIO激光器与锁定频率梳的光齿之间的外差信号被测量为＜5kHz。Voigt拟合用于捕捉出现的少量高斯增宽由于锁定方案。

结论：提出了一种简单的方案，表明Vessent的光纤频率梳可以很紧锁定到具有长期稳定性的GPS约束OCXO，转移到没有降低了自由运行梳的短期光学线宽。