DE102012024692B3 - Phase noise measuring instrument - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Phasenrausch-Messgerät zum Messen eines Phasenrauschens von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere von Licht, mit einem Strahlungseingang (12) zum Einkoppeln eines Primärstrahls (14) kohärenter elektromagnetischer Strahlung, wobei der Primärstrahl (14) ein zu messendes Primärstrahl-Phasenrauschen aufweist, einer Sekundärstrahl-Erzeugungsvorrichtung (16) zum Erzeugen eines Sekundärstrahls (18) aus dem Primärstrahl (14), wobei der Sekundärstrahl (18) ein Sekundärstrahl-Phasenrauschen aufweist, das auf eindeutige Weise von dem Primärstrahl-Phasenrauschen abhängt, einer Sekundärstrahl-Stabilisierungsvorrichtung (27), die eine passive Frequenzreferenz-Verkörperung (26), die eine Frequenzreferenz verkörpert, und eine Regelvorrichtung zum Regeln einer Sekundärstrahl-Frequenz auf die Frequenzreferenz aufweist, zum Erzeugen eines stabilisierten Sekundärstrahls (18') und einer Phasendifferenz-Messvorrichtung (36), die eingerichtet ist zum Messen einer Phasendifferenz zwischen Primärstrahl (14) und stabilisiertem Sekundärstrahl (18'), so dass das Primärstrahl-Phasenrauschen aus der Phasendifferenz bestimmbar ist.The invention relates to a phase noise measuring device for measuring a phase noise of electromagnetic radiation, in particular of light, with a radiation input (12) for coupling a primary beam (14) of coherent electromagnetic radiation, the primary beam (14) having a primary beam phase noise to be measured, a secondary beam generating device (16) for generating a secondary beam (18) from the primary beam (14), the secondary beam (18) having a secondary beam phase noise that is uniquely dependent on the primary beam phase noise, a secondary beam stabilization device (27 ) having a passive frequency reference embodiment (26) representing a frequency reference and a control device for controlling a secondary beam frequency to the frequency reference, for generating a stabilized secondary beam (18 ') and a phase difference measuring device (36) is set up for measuring e Iner phase difference between primary beam (14) and stabilized secondary beam (18 '), so that the primary beam phase noise can be determined from the phase difference.

Figure DE102012024692B3_0001
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Description

Die Erfindung betrifft ein Phasenrausch-Messgerät und eine zugehörige Phasenrausch-Messanordnung.The invention relates to a phase noise measuring device and an associated phase noise measuring arrangement.

Die spektrale Leistungsdichte des Phasen-Frequenzrauschens ist eine wichtige Größe zur Charakterisierung von Oszillatoren, insbesondere von Lasern.The spectral power density of the phase-frequency noise is an important parameter for the characterization of oscillators, especially lasers.

Zum Messen des Phasenrauschens ist aus ”Characterization of Clocks and Oszillators”, von D. B. Sullivan et al, Januar 1990, Nat. Institute of Standards and Technology Note 1337 bekannt, einen Referenzlaser zu verwenden, der ein besonders geringes Phasenrauschen besitzt. Durch Überlagerung des Primärstrahls aus Laserlicht, dessen Phasenrauschen zu bestimmen ist, mit dem Referenzlaserstrahl des Referenzlasers wird wird Schwebungssignal generiert. Das Schwebungssignal wird mittels einer Photodiode detektiert. Das so erhaltene Signal enthält die gesuchte Phasenrauschinformation und kann beispielsweise durch eine Fouriertransformation weiter untersucht werden.For measuring the phase noise, it is known from "Characterization of Clocks and Oscillators" by D. B. Sullivan et al, January 1990, Nat. Institute of Standards and Technology Note 1337 known to use a reference laser, which has a particularly low phase noise. By superposing the primary beam of laser light whose phase noise is to be determined with the reference laser beam of the reference laser, beat signal is generated. The beat signal is detected by means of a photodiode. The signal thus obtained contains the desired phase noise information and can be further investigated, for example by a Fourier transformation.

Diese Methode erlaubt Messungen der spektralen Leistungsdichte des Phasenrauschens für Fourierfrequenzen zwischen 1 Millihertz und einigen 100 Kilohertz. Die obere Grenze der Fourierfrequenzen ist durch die Regelbandbreite des Referenzlasers gegeben. Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass Referenzlaser mit geringem Phasenrauschen sehr aufwändig und damit teuer sind.This method allows measurements of the spectral power density of the phase noise for Fourier frequencies between 1 millihertz and several 100 kilohertz. The upper limit of the Fourier frequencies is given by the control bandwidth of the reference laser. A disadvantage of this method is that reference lasers with low phase noise are very complex and therefore expensive.

Aus dem Artikel „Novel method for high resolution measurement of laser output spectrum”, Electron Lett., Vol. 16, Seiten 630–631, (1980) von T. Okoshi et al ist die Selbstheterodynmethode bekannt. Bei der Selbstheterodynmethode wird der Primärstrahl, dessen Phasenrauschen zu messen ist, mit einer unkorrelierten und frequenzverschobenen Kopie seiner selbst verglichen. Das ist mittels eines faserbasierten Interferometers mit stark unterschiedlichen Armlängen möglich. Das Licht, das auf einen der Arme geleitet wird, wird durch einen akustooptischen Modulator um beispielsweise 10 MHz verschoben und mit dem unverschobenen Licht überlagert, das in den anderen Arm geleitet wird. Das Überlagern ergibt ein Schwebungssignal, aus dem sich das Phasenrauschspektrum ermitteln lässt.The self-heterodyne method is known from the article "Novel method for high resolution measurement of laser output spectrum", Electron Lett., Vol. 16, pages 630-631, (1980) by T. Okoshi et al. In the self-heterodyne method, the primary beam whose phase noise is to be measured is compared to an uncorrelated and frequency-shifted copy of itself. This is possible by means of a fiber-based interferometer with very different arm lengths. The light directed to one of the arms is shifted by an acousto-optic modulator by, for example, 10 MHz and superimposed with the unshifted light conducted into the other arm. The superposition yields a beat signal, from which the phase noise spectrum can be determined.

Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass der Armlängenunterschied im Interferometer zweckmäßiger Weise größer sein muss als die Kohärenzlänge des Lichts des zu untersuchenden Primärstrahls. Soll das Phasenrauschen moderner Faserlaser ermittelt werden, muss der Armlängenunterschied mehr als 100 km betragen. Derartige Armlängenunterschiede führen ihrerseits zu einem Phasenrauschen, das nicht vom eigentlich zu messenden Phasenrauschen des Primärstrahls zu trennen ist. Nachteilig ist zudem, dass die Messgenauigkeit beim Selbstheterodynverfahren durch das Eigenrauschen des Interferometers limitiert ist. Es sind Faserlaser mit Linienbreiten in der Entwicklung, deren Phasenrauschen so klein ist, dass es mit dem Selbstheterodynverfahren nicht mehr zu messen ist. Ein weiterer Nachteil bekannter Systeme liegt in der Begrenzung der untersten Grenze der Fourierfrequenzen. Diese ist durch den Kehrwert des Laufzeitunterschiedes gegeben. Bei 100 km liegt die Laufzeit bei etwa 500 μs. Eine Phasenrauschmessung ist daher nur ab einer untersten Frequenz von 2 kHz möglich.A disadvantage of this method is that the arm length difference in the interferometer expediently has to be greater than the coherence length of the light of the primary beam to be examined. If the phase noise of modern fiber lasers is to be determined, the arm length difference must be more than 100 km. Such arm length differences in turn lead to a phase noise that can not be separated from the actually measured phase noise of the primary beam. Another disadvantage is that the measurement accuracy in the self-heterodyne method is limited by the intrinsic noise of the interferometer. These are fiber lasers with linewidths in development whose phase noise is so small that it can no longer be measured with the self-heterodyne method. Another disadvantage of known systems lies in the limitation of the lowest limit of the Fourier frequencies. This is given by the reciprocal of the transit time difference. At 100 km, the runtime is about 500 μs. A phase noise measurement is therefore only possible from a lowest frequency of 2 kHz.

Aus der DE 60 2004 008 111 T2 ist ein optisches Messsystem bekannt, bei dem Flüssigkristall-auf-Silizium-Modulatoren (engl. liquid crystal over silicon spatial light modulators – LCOS SLM) dazu verwendet werden, lokal Phasenveränderungen in ein Lichtfeld einzubringen. Durch Fouriertransformation kann aus der entstehenden räumlichen Phasenverteilung die lokale Phasenabweichung berechnet werden. Höchste Genauigkeiten sind mit diesem Messsystem nur schwer erreichbar.From the DE 60 2004 008 111 T2 An optical measuring system is known in which liquid crystal over silicon spatial light modulators (LCOS SLM) are used to locally introduce phase changes in a light field. By Fourier transformation, the local phase deviation can be calculated from the resulting spatial phase distribution. Highest accuracies are difficult to achieve with this measuring system.

In der DE 102 44 413 B4 ist eine Vorrichtung zum Messen einer Phasenverschiebungskennlinie beschrieben, bei der die zu prüfende Vorrichtung mit einer Eingangsstrahlung mit variabler Wellenlänge beaufschlagt wird, wobei die Eingangstrahlung mittels eine Lichtmodulators moduliert wird. Die so erhaltene Strahlung wird auf den Prüfling geleitet und die von diesem abgegebene Strahlung mit der eingestrahlten Strahlung verglichen. Nachteilig hieran ist, dass eine Lichtquelle mit sehr geringem Phasenrauschen notwendig ist.In the DE 102 44 413 B4 a device for measuring a phase shift characteristic is described, in which the input device to be tested with a variable wavelength input radiation is applied, wherein the input radiation is modulated by means of a light modulator. The radiation thus obtained is passed to the test specimen and compared the radiation emitted by this radiation with the irradiated radiation. The disadvantage of this is that a light source with very low phase noise is necessary.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Messung des Phasenrauschens zu verbessern.The invention has for its object to improve the measurement of the phase noise.

Die Erfindung löst das Problem durch ein Phasenrausch-Messgerät zum Messen eines Phasenrauschens von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere von Licht, mit (a) einem Strahlungseingang zum Einkoppeln eines Primärstrahls kohärenter elektromagnetischer Strahlung, wobei der Primärstrahl ein zu messendes Primär-Phasenrauschen aufweist, (b) einer Sekundärstrahl-Erzeugungsvorrichtung zum Erzeugen eines Sekundärstrahls aus dem Primärstrahl, wobei der Sekundärstrahl ein Sekundärstrahl-Phsenrauschen aufweist, das auf eindeutige, insbesondere eineindeutige, Weise von dem Primärstrahl-Phasenrauschen abhängt, (c) einer Sekundärstrahl-Stabilisierungsvorrichtung, die eine passive Referenz-Verkörperung, die eine Frequenzreferenz verkörpert und eine Regelvorrichtung zum Regeln einer Sekundärstrahl-Frequenz auf die Frequenzreferenz aufweist, zum Erzeugen eines stabilisierten Sekundärstrahls und einer Phasen-Messvorrichtung, die eingerichtet ist zum Messen einer Phasendifferenz zwischen Primärstrahl und stabilisiertem Sekundärstrahl, so dass das Primärstrahl-Phasenrauschen aus der Phasendifferenz bestimmbar ist.The invention solves the problem by a phase noise measuring device for measuring a phase noise of electromagnetic radiation, in particular of light, having (a) a radiation input for coupling a primary beam of coherent electromagnetic radiation, the primary beam having a primary phase noise to be measured, (b) a secondary beam generating device for generating a Secondary beam from the primary beam, the secondary beam having a secondary beam phasing noise that depends in a unique, in particular one-to-one manner on the primary beam phase noise, (c) a secondary beam stabilization device comprising a passive reference embodiment that embodies a frequency reference and a Regulating device for controlling a secondary beam frequency to the frequency reference, for generating a stabilized secondary beam and a phase measuring device which is adapted to measure a phase difference between the primary beam and the stabilized secondary beam, so that the primary beam phase noise can be determined from the phase difference.

Gemäß einem zweiten Aspekt löst die Erfindung das Problem durch ein zugeordnetes Verfahren gemäß dem unabhängigen Verfahrensanspruch.According to a second aspect, the invention solves the problem by an associated method according to the independent method claim.

Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass das Phasenrauschen mit sehr hoher Messgenauigkeit auch für Fourierfrequenzen deutlich unterhalb von 1 kHz bestimmbar ist.An advantage of the invention is that the phase noise can be determined with very high accuracy even for Fourier frequencies well below 1 kHz.

Vorteilhaft ist zudem der geringe Platzbedarf des erfindungsgemäßen Phasenrausch-Messgeräts. So kann das Phasenrausch-Messgerät in einem 19-Zoll-Standard-Reckeinschub eingebaut sein. Ein wichtiger Vorteil ist der große Messbereich. Die Erfindung ermöglicht es, eine Phasenrauschmessung innerhalb eines Wellenlängenbereichs von etwa 100 nm durchführen zu können, ohne einen Frequenzkamm zu benötigen.Another advantage is the small footprint of the phase noise meter according to the invention. Thus, the phase noise meter can be installed in a standard 19-inch stretch feeder. An important advantage is the large measuring range. The invention makes it possible to perform a phase noise measurement within a wavelength range of about 100 nm, without the need of a frequency comb.

Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter dem Strahlungseingang insbesondere ein Ort und/oder eine Vorrichtung verstanden, in die beim Betrieb ein Laserstrahl oder ein sonstiger Strahl elektromagnetischer Strahlung eingekoppelt wird. Beispielsweise handelt es sich bei dem Strahlungseingang um ein Ende einer Glasfaserleitung, durch die der zu vermessende Laserstrahl eingekoppelt werden kann.In the context of the present description, the radiation input means, in particular, a location and / or a device into which a laser beam or another beam of electromagnetic radiation is coupled during operation. For example, the radiation input is an end of a glass fiber line, through which the laser beam to be measured can be coupled.

Unter der Sekundärstrahl-Erzeugungsvorrichtung wird im einfachsten Fall ein Strahlteiler verstanden. Es ist aber auch möglich, dass die Sekundärstrahl-Erzeugungsvorrichtung einen Laser umfasst, dessen Laserstrahl phasenstarr an dem Primärstrahl angekoppelt ist.Under the secondary beam generating device is understood in the simplest case, a beam splitter. But it is also possible that the secondary beam generating device comprises a laser, the laser beam is phase-locked to the primary beam.

Unter der Sekundärstrahl-Stabilisierungsvorrichtung wird insbesondere eine Vorrichtung verstanden, die die Sekundärstrahl-Frequenz des Sekundärstrahls so verändert, dass das Phasenrauschen durch Ankoppeln an die Frequenzreferenz-Verkörperung verringert wird.The secondary beam stabilization device is understood in particular to mean a device which changes the secondary beam frequency of the secondary beam such that the phase noise is reduced by coupling to the frequency reference embodiment.

Unter einer Frequenzreferenz-Verkörperung wird insbesondere eine Verkörperung einer Frequenz, die als Referenz dient, verstanden. Eine Verkörperung ist insbesondere ein Objekt, das so beschaffen ist, dass die Frequenz reproduzierbar darstellbar ist.A frequency reference embodiment is understood as meaning, in particular, an embodiment of a frequency which serves as a reference. An embodiment is, in particular, an object that is such that the frequency can be reproduced reproducibly.

Die Phasendifferenz-Messvorrichtung umfasst beispielsweise eine Mischvorrichtung, insbesondere einen Strahlteiler, auf dem der Primärstrahl und der stabilisierte Sekundärstrahl zur Interferenz gebracht werden. Es entsteht ein Schwebungssignal, aus dem das Phasenrauschen bestimmbar ist. Da der stabilisierte Sekundärstrahl ein besonders geringes Phasenrauschen aufweist, ist das so ermittelte Phasenrauschen in guter Näherung gleich dem Primärstrahl-Phasenrauschen.The phase difference measuring device comprises, for example, a mixing device, in particular a beam splitter, on which the primary beam and the stabilized secondary beam are brought into interference. The result is a beat signal from which the phase noise can be determined. Since the stabilized secondary beam has a particularly low phase noise, the phase noise thus determined is, to a good approximation, equal to the primary beam phase noise.

Da ein Rauschen der Frequenz als ein Phasenrauschen beschrieben werden kann, ist das Phasenrausch-Messgerät gleichzeitig ein Frequenzrausch-Messgerät. Da das Phasenrauschen und ein Frequenzrauschen ineinander umrechenbar sind, wird im Rahmen der vorliegenden Beschreibung stets auch immer ein Frequenzrauschen mit gemeint, wenn von einem Phasenrauschen die Rede ist. Unter dem Bestimmen des Phasenrauschens wird insbesondere auch das Bestimmen charakteristischer Größen des Phasenrauschens verstanden, insbesondere das Bestimmen der spektralen Leistungsdichte.Since noise of the frequency can be described as phase noise, the phase noise meter is also a frequency noise meter. Since the phase noise and a frequency noise are interconvertible, in the context of the present description, a frequency noise is always also meant when a phase noise is mentioned. In particular, the determination of the phase noise is understood as meaning the determination of characteristic quantities of the phase noise, in particular the determination of the spectral power density.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die passive Frequenzreferenz-Verkörperung einen passiven Resonator. Günstig ist es, wenn eine Finesse des passiven Resonators größer ist als 10000. Vorzugsweise ist der Resonator (inklusive Spiegel) aus einem Material mit einem Längenausdehnungskoeffizienten von höchstens 10–8/Kelvin gefertigt. Günstig ist es, wenn der passive Resonator temperaturstabilisiert ist. Insbesondere kann der Resonator eine Wärmestabilisierungsvorrichtung aufweisen. Vorzugsweise ist die Wärmestabilisierungsvorrichtung so ausgebildet, dass der Resonator eine Temperaturschwankung von höchstens 1 Mikrokelvin pro Sekunde erfährt. Beispielsweise umfasst die Wärmestabilisierungsvorrichtung zumindest ein Wärmeschild. Günstig ist es zudem, wenn der passive Resonator in einem Vakuum angeordnet ist.According to a preferred embodiment, the passive frequency reference embodiment comprises a passive resonator. It is favorable if a finesse of the passive resonator is greater than 10,000. The resonator (including mirror) is preferably made of a material with a coefficient of linear expansion of at most 10 -8 / Kelvin. It is favorable if the passive resonator is temperature-stabilized. In particular, the resonator may comprise a heat stabilizing device. Preferably, the heat stabilizing device is formed so that the resonator experiences a temperature fluctuation of at most 1 microkelvin per second. For example, the heat stabilizing device comprises at least one heat shield. It is also favorable if the passive resonator is arranged in a vacuum.

Vorzugsweise umfasst die Regelvorrichtung eine Pound-Drever-Hall-Regelvorrichtung. Mittels einer derartigen Regelvorrichtung kann die Sekundärstrahl-Frequenz mit hoher Genauigkeit an die Eigenfrequenz des Resonators angekoppelt werden. Preferably, the control device comprises a Pound Drever Hall controller. By means of such a control device, the secondary beam frequency can be coupled with high accuracy to the natural frequency of the resonator.

Alternativ oder zusätzlich zu einem passiven Resonator umfasst die passive Frequenzreferenz-Verkörperung ein Faserinterferometer (Jiang, M.; Kéfélian, F; Leomonde, P.; Clairon, A.&Santarelli, G.: „An agile laser with ultra-low frequency noise and high sweep linerarity” Optics Express, 2010, 18, 3284–3297). Besonders günstig ist es, wenn das Faserinterferometer eine Armlängendifferenz von zumindest 2 km besitzt. Unter der Armlängendifferenz wird die Differenz der optischen Weglängen zwischen einem Lichtstrahl, der durch den ersten Arm verläuft, einerseits und einem Lichtstrahl, der durch den zweiten Arm verläuft, andererseits verstanden. In anderen Worten muss es sich nicht um reale Armlängen handeln, So ist es möglich, dass ein Lichtstrahl einen Arm mehrfach durchläuft.Alternatively or in addition to a passive resonator, the passive frequency reference embodiment includes a fiber interferometer (Jiang, M .; Kéfélian, F. Leomonde, P., Clairon, A. & Santarelli, G .: "An agile laser with ultra-low frequency noise and high sweep linerarity "Optics Express, 2010, 18, 3284-3297). It is particularly favorable if the fiber interferometer has an arm length difference of at least 2 km. By the arm length difference, the difference of the optical path lengths between a light beam passing through the first arm, on the one hand, and a light beam passing through the second arm, on the other hand, is understood. In other words, it does not have to be real arm lengths, so it is possible that a ray of light passes through an arm several times.

Die Erfindung löst das Problem zudem durch ein Phasenrausch-Messgerät mit (a) einem Strahlungseingang zum Einkoppeln eines Primärstrahls kohärenter elektromagnetischer Strahlung, wobei der Primärstrahl ein zu messendes Primärstrahl-Phasenrauschen aufweist, (b) einer Primärstrahl-Stabilisierungsvorrichtung, die eine passive Frequenzreferenz-Verkörperung, die eine Frequenzreferenz verkörpert, und eine Regelvorrichtung zum Regeln einer Sekundärstrahl-Frequenz auf die Frequenzreferenz mittels eines Regelsignals, aufweist, zum Erzeugen eines stabilisierten Primärstrahls und (c) einer elektrischen Auswerteeinheit, die eingerichtet ist zum Bestimmen des Primärstrahl-Phasenrauschen aus dem Regelsignal.The invention also solves the problem by a phase noise meter having (a) a radiation input for coupling a primary beam of coherent electromagnetic radiation, the primary beam having a primary beam phase noise to be measured, (b) a primary beam stabilization device having a passive frequency reference embodiment comprising a frequency reference, and a control device for controlling a secondary beam frequency to the frequency reference by means of a control signal, for generating a stabilized primary beam and (c) an electrical evaluation unit arranged to determine the primary beam phase noise from the control signal.

Erfindungsgemäß ist zudem eine Phasenrausch-Messanordnung mit einem Laser, zum Erzeugen des Primärstrahls, und einem erfindungsgemaßen Phasenrausch-Messgerät, in dessen Strahlungseingang der Laser den Primärstrahl abgibt.According to the invention is also a phase noise measuring arrangement with a laser for generating the primary beam, and a phase noise measuring device according to the invention, in whose radiation input the laser emits the primary beam.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Sekundärstrahl-Stabilisierungsvorrichtung des Phasenrausch-Messgeräts einen Tiefpassfilter zum Erzeugen eines Tieffrequenzanteils eines Regelsignals der Regelvorrichtung, wobei der Laser eine Laserfrequenz-Veränderungsvorrichtung aufweist, die mit dem Tiefpassfilter zum Verringern einer Drift des Lasers verbunden ist. Auf diese Weise kann das Phasenrauschen auch an driftenden Lasern bestimmt werden.According to a preferred embodiment, the secondary beam stabilizing device of the phase noise measuring device comprises a low-pass filter for generating a low-frequency component of a control signal of the control device, the laser having a laser-frequency varying device connected to the low-pass filter for reducing drift of the laser. In this way, the phase noise can also be determined on drifting lasers.

Im Folgenden wird Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigtIn the following invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. It shows

1 ein erfindungsgemäßes Phasenrausch-Messgerät gemäß einer Ausführungsform und 1 a phase noise measuring device according to the invention according to an embodiment and

2 ein erfindungsgemäßes Phasenrausch-Messgerät gemäß einer zweiten Ausführungsform. 2 a phase noise measuring device according to the invention according to a second embodiment.

3 zeigt ein erfindungsgemäßes Phasenrausch-Messgerät gemäß einer dritten Ausführungsform. 3 shows a phase noise measuring device according to the invention according to a third embodiment.

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Phasenrausch-Messgerät 10 mit einem Strahlungseingang 12 zum Einkoppeln eines Primärstrahls 14, dessen Phasenrauschen zu messen ist. Der Primärstrahl 14 hat eine Primärstrahl-Frequenz f14 (t), die als f14(t) = f14,0 + Δf14(t) 1 beschrieben werden kann, mit

Figure DE102012024692B3_0002
1 shows a phase noise measuring device according to the invention 10 with a radiation input 12 for coupling a primary beam 14 whose phase noise is to be measured. The primary beam 14 has a primary beam frequency f 14 (t), which is called f 14 (t) = f 14.0 + Δf 14 (t) 1 can be described with
Figure DE102012024692B3_0002

Dabei ist ϕ14(t) das Phasenrauschen.Here, φ 14 (t) is the phase noise.

Das Phasenrausch-Messgerät 10 umfasst zudem eine Sekundärstrahl-Erzeugungsvorrichtung 16, im vorliegenden Fall in Form eines Strahlteilers, die einen Sekundärstrahl 18 erzeugt. Der Primärstrahl 14 wird über einen Spiegel 20 auf einen Strahlteiler 22 geführt.The phase noise meter 10 also includes a secondary beam generating device 16 , in the present case in the form of a beam splitter, which has a secondary beam 18 generated. The primary beam 14 will be over a mirror 20 on a beam splitter 22 guided.

Der Sekundärstrahl 18 tritt durch einen akustooptischen Modulator 24 und gelangt danach in eine Frequenzreferenz-Verkörperung 26, die im vorliegenden Fall durch einen hochstabilen optischen Resonator gebildet ist. Die Referenzfrequenz-Verkörperung 26 besitzt eine Eigenfrequenz f26, die lediglich von einem Abstand zweier Spiegel 28.1, 28.2 der Frequenzreferenz-Verkörperung 26 abhängt und hat daher ein besonders geringes Rauschen. Die passive Referenzfrequenz-Verkörperung 26 hat eine Finesse von im vorliegenden Fall 100000.The secondary beam 18 passes through an acousto-optic modulator 24 and then enters a frequency reference embodiment 26 , which is formed in the present case by a highly stable optical resonator. The reference frequency embodiment 26 has a natural frequency f 26 , which is only a distance of two mirrors 28.1 . 28.2 the frequency reference embodiment 26 depends and therefore has a special low noise. The passive reference frequency embodiment 26 has a finesse of in the present case 100000.

Der akustooptische Modulstar 24 und die Frequenzreferenz-Verkörperung 26 sind Teil einer Sekundärstrahl-Stabilisierungsvorrichtung 27, die zudem eine schematisch eingezeichnete Pound-Drever-Hall-Regelvorrichtung 30 umfasst. Die Funktionsweise der Pound-Drever-Hall-Regelvorrichtung 30 ist in der Literatur beschrieben, beispielsweise in Drever, R. W. P. et al., „Laser Phase and frequency stabilization using an optical resonator”, Appl. Phys. B 31, 97–105 (1983) und wird deshalb hier nicht näher erläutert.The acoustooptic module star 24 and the frequency reference embodiment 26 are part of a secondary beam stabilization device 27 , which also has a schematically drawn Pound-Drever-Hall control device 30 includes. The operation of the Pound Drever Hall control device 30 is described in the literature, for example in Drever, RWP et al., "Laser Phase and frequency stabilization using an optical resonator", Appl. Phys. B 31, 97-105 (1983) and is therefore not explained here.

Die Sekundärstrahl-Stabilisierungsvorrichtung 27 ist so ausgebildet, dass ein stabilisierter Sekundärstrahl 18' erzeugt wird, für dessen Sekundärstrahl-Frequenz f18(t) = f14,0 + Δf18(t) 3 gilt, wobei für Frequenzen f14 < fGrenz,30, |Δf18| < |Δf14| 4 gilt, wobei fGrenz,30 die Bandbreite der Regelvorrichtung ist.The secondary beam stabilization device 27 is designed so that a stabilized secondary beam 18 ' is generated for its secondary beam frequency f 18 (t) = f 14.0 + Δf 18 (t) 3 applies, where for frequencies f 14 <f border, 30 , | Δf 18 | <| Δf 14 | 4 where f is limit, 30 is the bandwidth of the control device.

Der stabilisierte Sekundärstrahl 18' wird von der Frequenzreferenz-Verkörperung 26 reflektiert und wird daher als Sekundärstrahl 18' r bezeichnet. Dieser Sekundärstrahl 18' r wird über einen zweiten Strahlteiler 32 ebenfalls auf den ersten Strahlteiler 22 geleitet, wo er mit dem Primärstrahl 14 interferiert. Das entstehende Schwebungssignal wird von einer Photodiode 34 gemessen.The stabilized secondary beam 18 ' is from the frequency reference embodiment 26 is reflected and therefore as a secondary beam 18 ' r denotes. This secondary beam 18 ' r is via a second beam splitter 32 also on the first beam splitter 22 directed where he is with the primary beam 14 interferes. The resulting beat signal is from a photodiode 34 measured.

Die Photodiode 34 ist Teil einer Phasendifferenz-Messvorrichtung 36, die zusätzlich einen Frequenzzähler 38 und eine FFT-Berechnungsvorrichtung zum Berechnen einer Fouriertransformierten der spektralen Leistungsdichte des Phasenrauschens umfasst. Der Zähler ermittelt die Anzahl von Nulldurchgängen in der Oszillation des elektrischen Schwebungssignals in einem festgelegten Zeitfenster T(Torzeit) Hieraus lässt sich die Frequenz f des Schwebungssignals berechnen mittels f = n/2T. Dies setzt voraus, dass der Zähler totzeitfrei misst. Vorzugsweise verwendete Zähler können darüber hinaus auch einen Bruchteil von ganzen Oszillationen bestimmen, so dass n nicht zwingend eine ganze Zahl ist. Die FFT-Berechnungsvorrichtung 40 erzeugt ein elektrisches Ausgangssignal 42, das diese spektrale Leistungsdichte des Phasenrauschens kodiert.The photodiode 34 is part of a phase difference measuring device 36 , which also has a frequency counter 38 and an FFT calculating device for calculating a Fourier transform of the power spectral density of the phase noise. The counter determines the number of zero crossings in the oscillation of the electric beat signal in a fixed time window T (gate time). From this, the frequency f of the beat signal can be calculated by means of f = n / 2T. This assumes that the counter measures dead time. In addition, counters which are preferably used can also determine a fraction of entire oscillations, so that n is not necessarily an integer. The FFT calculating device 40 generates an electrical output signal 42 that encodes this spectral power density of the phase noise.

Das Phasenrausch-Messgerät 10 bildet zusammen mit einem Laser 44 eine Phasenrausch-Messanordnung 46.The phase noise meter 10 forms together with a laser 44 a phase noise measurement arrangement 46 ,

Mit der oben beschriebenen Anordnung erhält man die spektrale Leistungsdichte des Phasenrauschens für Fourierfrequenzen bis cirka 1 Kilohertz. Um das Phasenrauschspektrum auch bei höheren Fourierfrequenzen messen zu können, kann das von der Photodiode 34 aufgenommene Schwingungssignal direkt mit einem RF-Spektrum-Analysator aufgenommen werden. Das so erhaltene Signal kann dann in die spektrale Leistungsdichte umgerechnet werden. Die mit dem oben beschriebenen Aufbau messbaren Fourier-Frequenzanteile sind durch die Bandbreite der Regelvorrichtung 30 begrenzt, die im vorliegenden Fall bei cirka fGrenz,30 = 100 Kilohertz liegt.With the arrangement described above, one obtains the spectral power density of the phase noise for Fourier frequencies up to about 1 kilohertz. In order to be able to measure the phase noise spectrum even at higher Fourier frequencies, that of the photodiode 34 recorded vibration signal can be recorded directly with an RF spectrum analyzer. The signal thus obtained can then be converted into the spectral power density. The Fourier frequency components measurable with the construction described above are by the bandwidth of the control device 30 limited in the present case at about f limit, 30 = 100 kilohertz.

Der Vorteil der dargestellten FFT-Methode liegt in der Möglichkeit, das Phasenrauschen auch bei sehr kleinen Frequenzen messen zu können. Die unterste Frequenz ist dann durch die Dauer der aufgenommenen Frequenzspur gegeben. Eine Kombination aus Frequenzzähler und FFT auf der einen Seite und einem Spektrumanalysator auf der anderen Seite erlaubt dann die Messung des Phasenrauschspektrums in einem Frequenzbereich von 1 Millihertz bis 100 Kilohertz. The advantage of the illustrated FFT method lies in the possibility of being able to measure the phase noise even at very low frequencies. The lowest frequency is then given by the duration of the recorded frequency track. A combination of frequency counter and FFT on the one hand and a spectrum analyzer on the other hand then allows the measurement of the phase noise spectrum in a frequency range from 1 millihertz to 100 kilohertz.

Um die spektrale Leistungsdichte des Phasenrauschens auch für Fourier-Frequenzen oberhalb der Regelbandbreite zu messen, kann die passive Frequenzreferenz-Verkörperung 26 als zusätzlicher Tiefpass verwendet werden. Dazu wird der in 1 gestrichelt eingezeichnete transmittierte stabilisierte Sekundärstrahl 18' t verwendet. Dieser transmittierte stabilisierte Sekundärstrahl 18' t wird auf einem dritten Strahlteiler 48 mit dem Primärstrahl 14 zur Interferenz gebracht. Der Messbereich für die Fourierfrequenzen der spektralen Leistungsdichte des Phasenrauschens erweitert sich damit auf mehrere Megahertz.In order to measure the spectral power density of the phase noise also for Fourier frequencies above the control bandwidth, the passive frequency reference embodiment 26 be used as an additional low pass. In addition the in 1 dashed lines transmitted transmitted stabilized secondary beam 18 ' t used. This transmitted stabilized secondary beam 18 ' t is on a third beam splitter 48 with the primary beam 14 brought to interference. The measuring range for the Fourier frequencies of the spectral power density of the phase noise thus expands to several megahertz.

Das Phasenrausch-Messgerät 10 kann damit das Rauschspektrum des Phasenrauschens in einem Bereich von 1 Millihertz bis mehrere 100 Kilohertz messen.The phase noise meter 10 can thus measure the noise spectrum of the phase noise in a range from 1 millihertz to several 100 kilohertz.

Wenn der Laser 44 driftet, kann das Phasenrauschen gut gemessen werden, wenn die Sekundärstrahl-Stabilisierungsvorrichtung 27 einen Tiefpassfilter 49 umfasst und ein tiefpassgefiltertes Regelsignal 50, das durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist, an den Laser 44 abgibt. Der Laser 44 umfasst in diesem Fall eine Laserfrequenz-Veränderungsvorrichtung 52, beispielsweise einen Piezoaktuator, der einen Spiegelabstand von Resanatorspiegeln im Laser 44 verändert kann. Die Laserfrequenz-Veränderungsvorrichtung 52 verstellt die Spiegel des Lasers 44 dann so, dass eine langfristige Drift ausgeglichen wird. If the laser 44 drifts, the phase noise can be measured well when the secondary beam stabilization device 27 a low pass filter 49 includes and a low pass filtered control signal 50 , which is indicated by a dashed line, to the laser 44 emits. The laser 44 In this case, it includes a laser frequency varying device 52 , For example, a piezoelectric actuator, the mirror spacing of Resanatorspiegeln in the laser 44 can change. The laser frequency changing device 52 adjusts the mirrors of the laser 44 then so that a long-term drift is compensated.

2 zeigt eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Phasenrausch-Messgeräts 10, bei dem die Frequenzreferenz-Verkörperung 26 ein Faserinterferometer 54 umfasst. Das Faserinterferometer 54 umfasst einen ersten Arm 56, der durch eine Glasfaser gebildet ist, und einen zweiten Arm 58, der ebenfalls durch eine Glasfaser gebildet ist. Die optische Weglänge des ersten Arms 56 ist deutlich länger als die des zweiten Arms, beispielsweise zumindest 2 km länger. Die durch die beiden Arme 56, 58 laufenden Lichtstrahlen werden auf einem Strahlteiler 60 zur Interferenz gebracht und das Interferenzsignal von einer Photodiode 62 aufgenommen. Das von Photodiode 62 erzeugte elektrische Signal wird von der Regelvorrichtung 30 ausgewertet, die den akustooptischen Modulator 24 so ansteuert, dass das Phasenrauschen im Sekundärstrahl 18 weitgehend unterdrückt wird. Wie bei dem in 1 gezeigten Aufbau wird der stabilisierte Sekundärstrahl 18' mit dem Primärstrahl 14 auf dem Strahlteiler 22 zur Interferenz gebracht und das entstehende Interferenzsignal wird durch die Photodiode 34 aufgezeichnet. 2 shows an alternative embodiment of a phase noise measuring device according to the invention 10 in which the frequency reference embodiment 26 a fiber interferometer 54 includes. The fiber interferometer 54 includes a first arm 56 which is formed by a glass fiber, and a second arm 58 which is also formed by a glass fiber. The optical path length of the first arm 56 is significantly longer than the second arm, for example, at least 2 km longer. The through the two arms 56 . 58 running beams of light are on a beam splitter 60 brought to interference and the interference signal from a photodiode 62 added. That of photodiode 62 generated electrical signal is from the control device 30 evaluated the the acousto-optic modulator 24 so controls that the phase noise in the secondary beam 18 is largely suppressed. As with the in 1 shown construction is the stabilized secondary beam 18 ' with the primary beam 14 on the beam splitter 22 brought to interference and the resulting interference signal is transmitted through the photodiode 34 recorded.

Mit dem in 1 gezeigten System lässt sich eine Allan-Standardabweichung von 10–13/τ für Integrationszeiten zwischen τ = 1 Millisekunde und τ = 0,1 Sekunden erreichen. Für eine Integrationszeit zwischen τ = 0,1 Sekunden und τ = 10 Sekunden Allan-Standardabweichung von weniger als 10–14 erreicht.With the in 1 As shown, the system can achieve an Allan standard deviation of 10 -13 / τ for integration times between τ = 1 millisecond and τ = 0.1 seconds. For an integration time between τ = 0.1 second and τ = 10 seconds, Allan standard deviation of less than 10 -14 is reached.

Das System erreicht ein Eigenrauschen, das zwar nicht an minimal erreichbares Phasenrauschen von Referenzlasersystemen heranreicht, vom Phasenrauschen verfügbarer Faserlaser aber mindestens zwei Größenordnungen entfernt ist.The system achieves inherent noise, which does not reach the minimum achievable phase noise of reference laser systems, but is at least two orders of magnitude away from the phase noise of available fiber lasers.

3 zeigt eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Phasenrausch-Messgeräts 10 mit einem Strahlungseingang 12 zum Einkoppeln eines Primärstrahls 14 kohärenter elektromagnetischer Strahlung, wobei der Primärstrahl 14 ein zu messendes Primärstrahl-Phasenrauschen aufweist, einer Primärstrahl-Stabilisierungsvorrichtung 35, die eine passive Frequenzreferenz-Verkörperung 26, die eine Frequenzreferenz verkörpert, und eine Regelvorrichtung 30 zum Regeln einer Primärstrahl-Frequenz f14 auf die Frequenzreferenz f26 mittels eines Regelsignals, aufweist, zum Erzeugen eines stabilisierten Primärstrahls 14' und einer elektrischen Auswerteeinheit 64, die eingerichtet ist zum Bestimmen des Primärstrahl-Phasenrauschen aus dem Regelsignal. 3 shows an alternative embodiment of a phase noise measuring device according to the invention 10 with a radiation input 12 for coupling a primary beam 14 coherent electromagnetic radiation, the primary beam 14 having a primary beam phase noise to be measured, a primary beam stabilization device 35 , which is a passive frequency reference embodiment 26 representing a frequency reference, and a control device 30 for controlling a primary beam frequency f 14 to the frequency reference f 26 by means of a control signal, for generating a stabilized primary beam 14 ' and an electrical evaluation unit 64 adapted to determine the primary beam phase noise from the control signal.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Phasenrausch-MessgerätPhase noise measuring instrument
1212
Strahlungseingangradiation input
1414
Primärstrahlprimary beam
1616
Sekundärstrahl-ErzeugungsvorrichtungSecondary beam generating device
1818
Sekundärstrahlsecondary beam
18'18 '
stabilisierter Sekundärstrahlstabilized secondary beam
18'r 18 ' r
reflektierter stabilisierter Sekundärstrahlreflected stabilized secondary beam
18't 18't
transmittierter stabilisierter Sekundärstrahltransmitted stabilized secondary beam
2020
Spiegelmirror
2222
Strahlteilerbeamsplitter
2424
akustooptischer Modulatoracousto-optic modulator
2626
Frequenzreferenz-VerkörperungFrequency reference incarnation
2727
Sekundärstrahl-StabilisierungsvorrichtungSecondary beam stabilizing device
2828
Spiegelmirror
3030
Pound-Drever-Hall-RegelvorrichtungPound-Drever-Hall-control device
3232
zweiter Strahlteilersecond beam splitter
3434
Photodiodephotodiode
3535
Primärstrahl-StabilisierungsvorrichtungPrimary beam-stabilizing device
3636
Phasendifferenz-MessvorrichtungPhase difference measuring device
3838
Frequenzzählerfrequency counter
4040
FFT-BerechnungsvorrichtungFFT computation device
4242
Ausgangssignaloutput
4444
Laserlaser
4646
Phasenrausch-MessanordnungPhase Noise Measurement arrangement
4848
dritter Strahlteilerthird beam splitter
4949
TiefpassfilterLow Pass Filter
5050
Regelsignalcontrol signal
5252
Laserfrequenz-VeränderungsvorrichtungLaser frequency-changing device
5454
Faserinterferometerfiber interferometer
5656
erster Armfirst arm
5858
zweiter Armsecond arm
6060
Strahlteilerbeamsplitter
6262
Photodiodephotodiode
6464
Auswerteeinheitevaluation
f14 f 14
Primärstrahl-FrequenzPrimary beam frequency
f26 f 26
Eigenfrequenz des ResonatorsNatural frequency of the resonator

Claims (9)

Phasenrausch-Messgerät zum Messen eines Phasenrauschens von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere von Licht, mit (a) einem Strahlungseingang (12) zum Einkoppeln eines Primärstrahls (14) kohärenter elektromagnetischer Strahlung, wobei der Primärstrahl (14) ein zu messendes Primärstrahl-Phasenrauschen aufweist, (b) einer Sekundärstrahl-Erzeugungsvorrichtung (16) zum Erzeugen eines Sekundärstrahls (18) aus dem Primärstrahl (14), wobei der Sekundärstrahl (18) ein Sekundärstrahl-Phasenrauschen aufweist, das auf eindeutige Weise von dem Primärstrahl-Phasenrauschen abhängt, (c) einer Sekundärstrahl-Stabilisierungsvorrichtung (27), die – eine passive Frequenzreferenz-Verkörperung (26), die eine Frequenzreferenz verkörpert, und – eine Regelvorrichtung zum Regeln einer Sekundärstrahl-Frequenz auf die Frequenzreferenz aufweist, zum Erzeugen eines stabilisierten Sekundärstrahls (18') und (d) einer Phasendifferenz-Messvorrichtung (36), die eingerichtet ist zum Messen einer Phasendifferenz zwischen Primärstrahl (14) und stabilisiertem Sekundärstrahl (18'), so dass das Primärstrahl-Phasenrauschen aus der Phasendifferenz bestimmbar ist.Phase noise measuring device for measuring a phase noise of electromagnetic radiation, in particular of light, having (a) a radiation input ( 12 ) for coupling a primary beam ( 14 ) coherent electromagnetic radiation, the primary beam ( 14 ) has a primary beam phase noise to be measured, (b) a secondary beam generation device ( 16 ) for generating a secondary beam ( 18 ) from the primary beam ( 14 ), the secondary beam ( 18 ) has a secondary beam phase noise that is uniquely dependent on the primary beam phase noise, (c) a secondary beam stabilization device ( 27 ), which - a passive frequency reference embodiment ( 26 ), which represents a frequency reference, and - comprises a control device for regulating a secondary beam frequency to the frequency reference, for generating a stabilized secondary beam ( 18 ' ) and (d) a phase difference measuring device ( 36 ) arranged to measure a phase difference between primary beam ( 14 ) and stabilized secondary beam ( 18 ' ), so that the primary beam phase noise can be determined from the phase difference. Phasenrausch-Messgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die passive Frequenzreferenz-Verkörperung (26) einen passiven Resonator umfasst.Phase noise measuring device according to claim 1, characterized in that the passive frequency reference embodiment ( 26 ) comprises a passive resonator. Phasenrausch-Messgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelvorrichtung eine Pound-Drever-Hall-Regelvorrichtung (30) umfasst.Phase noise measuring device according to claim 2, characterized in that the regulating device is a Pound-Drever-Hall control device ( 30 ). Phasenrausch-Messgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die passive Frequenzreferenz-Verkörperung (26) ein Faserinterferometer (54) umfasst.Phase noise measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the passive frequency reference embodiment ( 26 ) a fiber interferometer ( 54 ). Phasenrausch-Messgerät mit (a) einem Strahlungseingang (12) zum Einkoppeln eines Primärstrahls (14) kohärenter elektromagnetischer Strahlung, wobei der Primärstrahl (14) ein zu messendes Primärstrahl-Phasenrauschen aufweist, (b) einer Primärstrahl-Stabilisierungsvorrichtung (35), die – eine passive Frequenzreferenz-Verkörperung (26), die eine Frequenzreferenz verkörpert, und – eine Regelvorrichtung (30) zum Regeln einer Primärstrahl-Frequenz (f14) auf die Frequenzreferenz (f26) mittels eines Regelsignals, aufweist, zum Erzeugen eines stabilisierten Primärstrahls (14') und (c) einer elektrischen Auswerteeinheit (64), die eingerichtet ist zum Bestimmen des Primärstrahl-Phasenrauschen aus dem Regelsignal.Phase noise measuring device with (a) a radiation input ( 12 ) for coupling a primary beam ( 14 ) coherent electromagnetic radiation, the primary beam ( 14 ) has a primary beam phase noise to be measured, (b) a primary beam stabilization device ( 35 ), which - a passive frequency reference embodiment ( 26 ), which represents a frequency reference, and - a control device ( 30 ) for controlling a primary beam frequency (f 14 ) to the frequency reference (f 26 ) by means of a control signal, for generating a stabilized primary beam ( 14 ' ) and (c) an electrical evaluation unit ( 64 ) configured to determine the primary beam phase noise from the control signal. Phasenrausch-Messanordnung mit (i) einem Laser (44) zum Erzeugen eines Primärstrahls (14) und (ii) einem Phasenrausch-Messgerät (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, in dessen Strahlungseingang (12) der Laser den Primärstrahl (14) abgibt.Phase noise measuring arrangement with (i) a laser ( 44 ) for generating a primary beam ( 14 ) and (ii) a phase noise meter ( 10 ) according to one of the preceding claims, in whose radiation input ( 12 ) the laser the primary beam ( 14 ). Phasenrausch-Messanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass – die Sekundärstrahl-Stabilisierungsvorrichtung (27) des Phasenrausch-Messgeräts (10) einen Tiefpassfilter zum Erzeugen eines Tieffrequenzanteils eines Regelsignals der Regelvorrichtung umfasst und – der Laser (44) eine Laserfrequenz-Veränderungsvorrichtung (52) aufweist, die mit dem Tiefpassfilter zum Verringern einer Drift des Lasers (44) verbunden ist.Phase noise measuring arrangement according to claim 6, characterized in that - the secondary beam stabilization device ( 27 ) of the phase noise measuring device ( 10 ) comprises a low-pass filter for generating a low-frequency portion of a control signal of the control device, and - the laser ( 44 ) a laser frequency changing device ( 52 ) associated with the low-pass filter for reducing drift of the laser ( 44 ) connected is. Phasenrausch-Messanordnung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser (44) ein Infrarot-Laser und/oder ein Faserlaser ist.Phase noise measuring arrangement according to one of claims 6 or 7, characterized in that the laser ( 44 ) is an infrared laser and / or a fiber laser. Verfahren zum Bestimmen eines Phasenrauschens von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere von Licht, mit den Schritten: (a) Erzeugen eines Sekundärstrahls (18) aus einem Primärstrahl (14), dessen Phasenrauschen zu messen ist, so dass der Sekundärstrahl (18) ein Sekundärstrahl-Phasenrauschen aufweist, das auf eindeutige Weise von dem Primärstrahl-Phasenrauschen abhängt, (b) Stabilisieren des Sekundärstrahls (18) mittels einer passiven Frequenzreferenz-Verkörperung (26), die eine Frequenzreferenz verkörpert, durch Regeln einer Sekundärstrahl-Frequenz des Sekundärstrahls (18) auf die Frequenzreferenz, und (c) Messen einer zeitabhängigen Phasendifferenz zwischen Primärstrahl (14) und stabilisiertem Sekundärstrahl (18') und (d) Bestimmen des Primärstrahl-Phasenrauschens aus der Phasendifferenz.Method for determining phase noise of electromagnetic radiation, in particular of light, comprising the steps of: (a) generating a secondary beam ( 18 ) from a primary beam ( 14 ), whose phase noise is to be measured, so that the secondary beam ( 18 ) has a secondary beam phase noise that is unambiguously dependent on the primary beam phase noise, (b) stabilizing the secondary beam ( 18 ) by means of a passive frequency reference embodiment ( 26 ), which represents a frequency reference, by controlling a secondary beam frequency of the secondary beam ( 18 ) on the frequency reference, and (c) measuring a time-dependent phase difference between primary beam ( 14 ) and stabilized secondary beam ( 18 ' ) and (d) determining the primary beam phase noise from the phase difference.
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