北京大學在光生微波領域取得重要進展

高穩(wěn)定低噪聲微波信號在時頻計量、射電天文、雷達導航等領域發(fā)揮著不可替代的作用。傳統(tǒng)的電學微波合成方式在穩(wěn)定性和噪聲控制方面已逼近技術(shù)瓶頸，而基于光電子技術(shù)的微波合成方案為突破這一瓶頸提供了新的路徑。在眾多方案中，由超穩(wěn)激光與光頻梳構(gòu)成的光分頻方案表現(xiàn)尤為突出，該系統(tǒng)將應用于光鐘的超穩(wěn)激光通過光頻梳分頻至微波，可產(chǎn)生目前已知的穩(wěn)定性最高、噪聲最低的微波信號（團隊成員解曉鵬助理教授是此方案的紀錄保持者）。然而，現(xiàn)有光分頻系統(tǒng)普遍存在體積龐大、結(jié)構(gòu)復雜等問題，嚴重制約了其實際應用。如何構(gòu)建緊湊且高魯棒性的光分頻系統(tǒng)，并進一步探索其噪聲極限，已成為微波光子領域亟待攻克的重要課題。 @ZT25CD  
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近5年，光子傳輸與通信全國重點實驗室的北京大學電子學院微波光子團隊與中國計量科學研究院、德國聯(lián)邦物理技術(shù)研究院、北京大學物理學院等團隊密切合作，提出了一種基于高相干雙波長激光器與電光梳的雙點分頻法方案，探索了該系統(tǒng)的噪聲極限，并取得了紀錄性的成果，解決了傳統(tǒng)方案在結(jié)構(gòu)復雜性方面的難題。2025年4月29日，相關(guān)研究成果以《高相干雙波長激光器及其在低噪聲微波產(chǎn)生中的應用》（“Highly coherent two-color laser and its application for low-noise microwave generation”）為題，在線發(fā)表于《自然·通信》（Nature Communications）。 VsUEp_I  
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為實現(xiàn)雙點分頻法方案的噪聲極限，團隊采用了PDH穩(wěn)頻技術(shù)（如圖1所示），將兩臺激光器同步至同一超穩(wěn)光學法布里-珀羅（F-P）腔，使得兩臺激光器之間的相對穩(wěn)定性遠優(yōu)于各自的絕對穩(wěn)定性，最終實現(xiàn)了高相干的雙波長激光器。PDH穩(wěn)頻技術(shù)被廣泛應用于全球計量實驗室，能夠?qū)崿F(xiàn)目前已知的最穩(wěn)定連續(xù)激光。過去5年來，團隊深入研究并有效抑制了雙波長激光器系統(tǒng)中的各類噪聲，雙波長激光器的相對相位噪聲達到-52dBc/Hz@1Hz，歸一化至光頻的分數(shù)頻率不穩(wěn)定性達到2.7E-17@1s，達到國際先進水平。 nA+[[(6  
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