Фемтосекундные делители и синтезаторы частоты на холодных молекулах метана

В настоящее время большими темпами проводится модернизация существующей отечественной компонентной базы фотоники, создается специализированная оптоэлектронная и оптическая компонентная база радиофотоники. Особое внимание уделяется разработке передовых образцов измерительной техники в области измерений частоты и времени. Ключевыми элементами частотно-временной аппаратуры для навигации, систем точного времени и эталонных частот, связи, радиоастрономии и других областей промышленности и науки являются различные модификации малогабаритных (наземных и бортовых) стандартов частоты, которые обеспечивают высокий уровень кратковременной и/или долговременной стабильности частоты выходных эталонных сигналов. Периодически, такие стандарты частоты (прецизионные генераторы) калибруются по первичному эталону частоты. Исследования в этой актуальной области науки и техники, проводимые в России и за рубежом показывают, что значительное (на 1-2 порядка) повышение кратковременной и долговременной стабильности, воспроизводимости частоты, снижение уровня фазовых шумов стандартов частоты при сохранении их компактности и мобильности возможно только при переходе в оптический диапазон спектра, т. е. при использовании лазерного излучения, стабилизированного по реперным спектральным линиям. Пути разработки оптических стандартов частоты и нового поколения прецизионной частотно-временной аппаратуры на их основе идут ведущие зарубежные и российские научные центры и университеты, занимающиеся метрологией частоты и времени. В СВЧ-диапазоне с использованием техники лазерного охлаждения атомов и лазерного детектирования реперной линий реализовано несколько установок на атомах цезия и рубидия в геометрии «фонтана». Однако недостатком всех перечисленных систем, демонстрирующих выдающиеся результаты по точности и воспроизводимости частоты, является громоздкость и сложность, а также необходимость длительного (в течение нескольких суток) времени усреднения сигнала для достижения заданных характеристик. Фактически, они являются в настоящее время сугубо лабораторными установками. В связи с этим существует настоятельная потребность развития другого класса оптических стандартов частоты, не претендующих на эталонную точность, но обладающих высокой кратковременной и долговременной стабильностью частоты и низким уровнем фазовых шумов. Для их реализации необходимо провести целый комплекс научно-исследовательских мероприятий, как теоретического, так и прикладного характера. В этой связи актуальной является цель настоящего проекта, заключающаяся в разработке и исследовании фемтосекундных синтезаторов и делителей частоты на холодных молекулах метана. Такие вторичные стандарты и прецизионные синтезаторы частот будут занимать нишу между малогабаритными прецизионными СВЧ-генераторами (превосходя их по стабильности на 1-2 порядка) и высокоточными эталонами, выгодно отличаясь от последних массогабаритными параметрами, надёжностью и стоимостью. Разработке научных основ создания такого класса вторичных стандартов и прецизионных фемтосекундных делителей и синтезаторов частот посвящен настоящий проект.