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Conversión hacia abajo del reloj óptico coherente para frecuencias de microondas con inestabilidad de 10^-18

Takuma Nakamura^1,2, Josue Davila-Rodriguez³, Holly Leopardi^3,2

¹Time and Frequency Division, National Institute of Standards and Technology, 325 Broadway, Boulder, CO 80305, USA. takuma.nakamura@nist.gov franklyn.quinlan@nist.gov.

Science (New York, N.Y.)

|May 23, 2020

Resumen

Los investigadores crearon una señal de microondas de 10 gigahertz que refleja con precisión la fase de un reloj atómico óptico. Este avance permite aplicaciones avanzadas en el cronometraje, navegación e imágenes científicas.

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Generation and Coherent Control of Pulsed Quantum Frequency Combs

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Published on: June 8, 2018

Área de la Ciencia:

Metrología
Física atómica
Procesamiento de señales

Sus antecedentes:

Los relojes atómicos ópticos ofrecen una estabilidad y precisión superiores a los estándares actuales de microondas.
Los sistemas electrónicos existentes, cruciales para el radar, la navegación y las comunicaciones, están limitados por fuentes de microondas menos estables.
La reducción de la brecha de rendimiento entre los relojes ópticos y los dominios electrónicos es esencial para el avance tecnológico.

Objetivo del estudio:

Para transferir el alto rendimiento de los relojes atómicos ópticos al dominio electrónico.
Para generar una señal de microondas que fielmente replica la fase de un reloj óptico.
Permitir nuevas aplicaciones en la difusión del tiempo, navegación e imágenes interferométricas.

Principales métodos:

Comparación de dos generadores de señales ópticas y electrónicas independientes.
Utilizando técnicas avanzadas de seguimiento de fase.
Caracterización de la inestabilidad de frecuencia de la señal de microondas generada.

Principales resultados:

Demostró una señal de microondas de 10 gigahertz con el seguimiento de fase del reloj óptico.
Se logró una inestabilidad de frecuencia fraccionaria absoluta de 1 × 10-18 en el dominio electrónico.
Se confirma la reproducción fiel de la fase de reloj óptico en la señal de microondas derivada.

Conclusiones:

El método desarrollado transfiere con éxito el rendimiento del reloj óptico al dominio electrónico.
Esta tecnología mejora significativamente el potencial de los relojes ópticos para aplicaciones prácticas.
Abre nuevas vías para la difusión de tiempo de precisión, sistemas de navegación mejorados e imágenes interferométricas de larga línea de base.