Высокостабильная атмосферная линия для передачи сигнала оптической частоты

Г. А. Вишнякова¹, К. С. Кудеяров¹, Э. О. Чиглинцев², Д. С. Крючков¹, Н. О. Жаднов¹, К. Ю. Хабарова^1,2, Н. Н. Колачевский^1,2

¹ФИАН, г. Москва, Россия

²Российский квантовый центр, г. Москва, Россия

Глобальная сеть оптических часов, соединённых ультрастабильными линиями [1], открывает новые возможности в таких областях науки и техники, как формирование национальных и международных шкал времени, релятивистская геодезия, спутниковая навигация, интерферометрия со сверхдлинной базой, тесты фундаментальных теорий, поиск тёмной материи и др. Для передачи сигналов частоты от оптических стандартов без ухудшения их характеристик необходимо использовать фазу оптической несущей. Быстрое развитие стационарных и транспортируемых [2] стандартов ведёт к необходимости разработки как волоконных [3], так и воздушных [4] линий передачи.

Создана атмосферная 17-метровая линия, включающая в себя систему активной подстройки положения пучка. Схема подавления фазовых шумов позволила подавить вклад линии в относительную нестабильность передаваемого сигнала с 2.6×10^-16 до 1.7×10^-19 после времени усреднения τ = 1000 с. Вклад линии в неточность уменьшен с 1.9×10^-17 до 5×10^-20. Планируется увеличение длины линии до 500 м и использование беспилотного летательного аппарата с закреплённым на нём уголковым отражателем в качестве модели движущегося получателя сигнала.

Работа поддержана Российским Научным Фондом (грант № 19-72-10166).

Литература

1. Riehle F. Optical clock networks // Nature Photonics. 2017. no. 11. P. 25–31.
2. Koller S. B., Grotti J., Vogt St., et al. Transportable optical lattice clock with 7×10^-17 uncertainty // Phys. Rev. Lett. 2017. Vol. 118. P. 073601.
3. Droste S., Udem T., Holzwarth R., et al. Optical frequency dissemination for metrology applications // Comptes Rendus Physique. 2015. Vol.16, Issue 5. P. 524–530.
4. Gozzard D. R., Howard L. A., Dix-Matthews B. P., et al. Ultra-stable free-space laser links for a global network of optical atomic clocks // arXiv:2103.12909.2021. URL: https://arxiv.org/abs/2103.12909 (дата обращения 08.08.2021).