【sevensixTV】に第109弾の動画を更新しました。
00:20 超低位相雑音な光とマイクロ波の用途
01:14 超低位相雑音なマイクロ波の用途：高感度ドップラーレーダー
01:59 超低位相雑音な信号源の例：マイクロ波（上）と光（下）
04:02 光周波数コム：位相同期された複数の連続波レーザーとマイクロ波の信号源
04:46 光周波数コムによって光周波数とマイクロ波をリンクさせて実現した超低位相雑音な光とマイクロ波の信号源
06:12 光周波数コムに留まらない次世代型 Frush を開発中（特許申請済み）
超低位相雑音な光及びマイクロ波信号に関する簡単な紹介をします。必要性から具体的な信号発生方式及びその性能まで説明します。つきまして、自社製品であるFrushの紹介と新しい超低位相雑音Frushの開発計画を発表します。
■ 動画内製品紹介
光信号のモニタ出力が 1 ポート、RF信号のモニタ出力 が 2 ポートありますので、外部のシステムとの同期も可能です。
本発生器からの光パルスをBOA や EDFA で増幅してパルスのピーク出力を増大させた後、高非線形ファイバに入力することで 数十nm の広帯域コムスペクトルを得ることができます。
00:20 超低位相雑音な光とマイクロ波の用途
超低位相雑音の光やマイクロ波は、多様な領域で使用されており、各種応用システムの性能を飛躍的に向上させています。
主な応用例
光格子時計や時間周波数の測定、レーダー技術、計測機器: シグナルソースアナライザーなどの計測機器の中には、測定対象より位相雑音の低いシグナルソースが必須となります。同期システム: GPSや大型加速器での様々な信号の同期にも重要です。
フォトニックレーダー: 基準のRFベースのレーダーに光技術を組み込んで改良した研究も行われています。重力波検出: 超安定なレーザーを使用して重力波を検出し、ノーベル賞を受賞した例もあります。
01:14 超低位相雑音なマイクロ波の用途：高感度ドップラーレーダー
この図では、レーダーの探知感度にマイクロ波の位相雑音がどのように影響するかが分かりやすく示されています。
発射されたマイクロ波は、物体に反射して戻ってきます。その際にドップラー効果によって周波数がシフトされます。位相雑音が高い場合は、戻ってくる弱い信号が元の信号の位相雑音に埋もれてしまい、測定できません。しかし、位相雑音が低い場合には、測定が可能になります。
したがって、マイクロ波信号源の位相雑音は、レーダーの探知距離、分解能、探知可能な速度などを決定する重要な要因となります。
01:59 超低位相雑音な信号源の例：マイクロ波(上) と 光(下)
最高峰の性能を持つ代表的なマイクロ波とオプティカル信号源を並べました。
マイクロ波信号源
- シグナルジェネレータ: 最も一般的に使われている汎用的な信号源です。
- オプトエレクトロニックオシレーター (OEO) / サファイアオシレーター: 汎用的な機器よりはるかに性能が高いです。これらはロスが低く、クオリティファクター（Q値）が非常に高い長い光ファイバーやサファイアを使用しているため、短期間の位相雑音が非常に低いです。サファイアを極低温で冷却すると、長期間の位相雑音の安定性も非常に高くなります。
※ただし、これらは優れた性能を持ちますが、周波数の可変性が限られているため、汎用性は低いと言えます。
オプティカル（光）信号源
- 安定化CWレーザー: 反射率が99.999%くらいのハイフィネス・ファブリペロー共振器や、光ファイバー、マイクロ共振器を用いて安定化された連続波レーザーです。
- 数十〜数百THzという非常に高い周波数を用いるため、他のRF部品や外部環境による変動に対して非常に敏感に位相雑音の検出・制御が可能です。したがって、世界最高峰の短期間位相雑音性能を持っています。
04:02 光周波数コム：位相同期された複数の連続波レーザーとマイクロ波の信号源
光周波数コムを用いることで、光周波数と位相雑音を同時に分割し、マイクロ波を生成することが可能です。
光周波数コムは、時間軸で見ると非常に短いパルスが出ています。周波数領域で見ると、中心は数百THzの光周波数を持ち、RF・マイクロ波周波数の間隔（モード間隔）を持つ多数のモードで構成されています。
これにより、光周波数とマイクロ波周波数をつなげることができるほか、光周波数を分割して位相雑音が非常に低いマイクロ波信号も作れます。
04:46 光周波数コムによって光周波数とマイクロ波をリンクさせて実現した超低位相雑音な光とマイクロ波の信号源
光周波数コムを「歯車」のように用いて、連続波レーザーとマイクロ波共振器をつなげて、非常に位相雑音が低いマイクロ波を生成した例を紹介します。
- ハイフィネス・ファブリペロー共振器に安定化された連続波レーザーに、光コムをロックさせます。
- フォトダイオードで5万倍に分割された10GHzマイクロ波を抽出します。
- これにより、位相雑音も5万倍（約94dB）低減されます。
06:12 光周波数コムに留まらない次世代型 Frush を開発中
弊社では、**「Frush」**というエレクトロオプティクスコム（EOコム）を販売しております。
これは光周波数コムの一種ですが、一般的なコムに比べてモード間隔が非常に広く、堅牢性が非常に高いため、計測分野の応用で汎用的な光コムとして期待されています。
連続波レーザーとマイクロ波信号を「Frush」に入れると、基本仕様で光コムとピコ秒パルスが生成されます。もちろん、周波数帯域を拡張させてフェムト秒パルスができるオプションも販売しております。
現在の「Frush」の位相雑音性能は、外部の連続波レーザーとマイクロ波信号に依存しています。
現在、弊社では位相雑音が非常に低い連続波レーザーとマイクロ波を、比較的方法で生成し、「Frush」を駆動する装置を開発しております。**「Frush ＋ 連続波レーザー ＋ マイクロ波 同時発生器」**の登場を楽しみにしていてください。
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