Laser Focus World JAPAN　レーザーフォーカスワールドジャパン

June 30, 2011, Boulder--NISTの研究者は、先端レーザ技術を新しい方法で組み合わせることで、従来の電気ソースと比べて純度と安定度が高いマイクロ波信号を生成した。
この機器は、レーダー、通信、ナビゲーションシステムや、ある種の原子時計の信号安定性、分解能を改善する。プロジェクトリーダー、Scott Diddams氏は、「これは、これまでに室温で実現したマイクロ波ジェネレータの中で最もノイズが少なく安定度が高い」とコメントしている。
Nature Photonicsに掲載されたNISTのローノイズ機器は光周波数コムの新しいアプリケーションであり、光の周波数、波長を正確に計測する超高速レーザをベースにしたツール。周波数コムは、次世代の原子時計実験ツールとしてよく知られており、ここでは光信号を低いマイクロ波周波数に変換し、電気的にカウントする。
この新しいローノイズシステムが極めて優れていることから、NISTの研究者たちはシステムのパフォーマンスを正確に計測できるように2台の機器を作製。各システムは、極めて安定度の高い高品質光キャビティに周波数ロックした連続波レーザをベースにしており、規則的で持続的な信号を保証している。このレーザは、デモンストレーションでは黄色波長だったが、他の波長も可能であり、マイクロ波に高水準の安定性を与える周波数コムに接続している。この転移プロセスでは、ピークと谷間のランダムな振動、つまり電磁波、位相の振動が、1秒に従来の1/1000レベルまで抑えられている。これは、正確な所望の周波数で信号の強度と純度が改善されることを意味する。
基本マイクロ波信号は1GHz、これは周波数コムを生成する超高速レーザパルスの繰り返しレート。信号はその周波数の高調波、多重も可能。レーザがフォトダイオードを照射し、PDは1GHzの信号、多重して約15GHzまでの信号を生成。例えば、一般的なレーダシステムでは10GHz付近の信号を使うものが多い。
NISTのローノイズオシレータはかすかに、ゆっくり動く対象を検出するレーダシステムに使える可能性がある。また、マイクロ波周波数で動作する原子時計、現在の国際標準セシウム原子時計の安定度向上にも使える可能性がある。他のアプリケーションとしては、通信やナビゲーション用の超高速信号の高分解能ADC、複数のアンテナで宇宙からの信号と到達時間を結びつける電波天文学などが考えられる。