ICS31.260 CCSL50 中华人民共和国国家标准 GB/T43736—2024 精密光频测量中光学频率梳性能 参数测试方法 Testmethodforperformanceparametersofopticalfrequencycombin precisionopticalfrequencymeasurement 2024-03-15发布 2024-10-01实施 国家市场监督管理总局 国家标准化管理委员会发布目 次 前言 Ⅰ ………………………………………………………………………………………………………… 1 范围 1 ……………………………………………………………………………………………………… 2 规范性引用文件 1 ………………………………………………………………………………………… 3 术语和定义 1 ……………………………………………………………………………………………… 4 测试环境要求 3 …………………………………………………………………………………………… 5 测试设备配置要求 3 ……………………………………………………………………………………… 6 测试方法 3 ………………………………………………………………………………………………… 6.1 重复频率调谐范围 3 ………………………………………………………………………………… 6.2 载波包络相移频率调谐范围 4 ……………………………………………………………………… 6.3 载波包络相移频率信噪比 4 ………………………………………………………………………… 6.4 载波包络相移频率线宽 5 …………………………………………………………………………… 6.5 单梳齿平均功率 5 …………………………………………………………………………………… 6.6 输出光谱平坦度 6 …………………………………………………………………………………… 6.7 重复频率不稳定度 6 ………………………………………………………………………………… 6.8 载波包络相移频率不稳定度 7 ……………………………………………………………………… 6.9 光学频率梳梳齿线宽 7 ……………………………………………………………………………… 7 测试报告 8 ………………………………………………………………………………………………… 附录A(资料性) 测试报告记录信息 9 …………………………………………………………………… 参考文献 11 ……………………………………………………………………………………………………GB/T43736—2024 前 言 本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由全国量子计算与测量标准化技术委员会(SAC/TC578)提出并归口。 本文件起草单位:中国科学技术大学、济南量子技术研究院、中国科学院物理研究所、中国计量科学 研究院、中国信息通信研究院、华东师范大学、中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所。 本文件主要起草人:姜海峰、张强、侯磊、王明磊、陈法喜、韩海年、曹士英、沈奇、管建宇、蒋燕义、 武腾飞、缪新育。 ⅠGB/T43736—2024 精密光频测量中光学频率梳性能 参数测试方法 1 范围 本文件描述了精密光频测量应用中光学频率梳性能参数的测试环境要求、测试设备配置要求、测试 方法、测试报告。 本文件适用于精密光频测量系统中所用光学频率梳的性能参数测试。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文 件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于 本文件。 GB/T15313—2008 激光术语 GB/T25915.1—2021 洁净室及相关受控环境 第1部分:按粒子浓度划分空气洁净度等级 3 术语和定义 GB/T15313—2008 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 重复频率 repetitionrate frep 脉冲激光器每秒发出的激光脉冲数。 3.2 载波包络相移频率 carrier-envelopeoffsetfrequency f0 脉冲激光的载波包络和光载波之间的相位变化所对应的频率。 3.3 光学频率梳 opticalfrequencycomb 一种重复频率(3.1)和载波包络相移频率(3.2)精密可控的光学信号产生系统。 3.4 重复频率调谐范围 tuningrangeofrepetitionrate Δfrep 光学频率梳(3.3)重复频率(3.1)的输出频率范围。 3.5 载波包络相移频率调谐范围 tuningrangeofcarrier-envelopeoffsetfrequency Δf0 光学频率梳(3.3)载波包络相移频率(3.2)的输出频率范围。 1GB/T43736—2024 3.6 载波包络相移频率信噪比 signal-to-noiseratioofcarrier-envelopeoffsetfrequency SNRf0 光学频率梳(3.3)载波包络相移频率(3.2)的信号与噪声的比值。 3.7 载波包络相移频率线宽 linewidthofcarrier-envelopeoffsetfrequency Δνf0 光学频率梳(3.3)载波包络相移频率(3.2)的半高全宽。 3.8 单梳齿平均功率 averagepowerofsinglecombtooth Pλ 在规定波长条件下,光学频率梳(3.3)单个梳齿功率的平均值。 3.9 输出光谱平坦度 flatnessofoutputopticalspectrum Fλ 在规定波长范围内,光学频率梳(3.3)输出光谱最大功率和最小功率的差值。 3.10 阿伦标准偏差 allandeviation σy(τ)时长为τ的相邻两个取样时间内频率平均值之差的均方根的1/2。 注:对于M个频率测量数据,阿伦标准偏差按公式(1)计算: σy(τ)≈1 2(M-1)∑M-1 k=1(yk+1-yk)2……………………(1) 式中: σy(τ)———阿伦标准偏差; τ———取样时间; yk———平均频率偏差; M———频率取样个数。 3.11 重复频率不稳定度 instabilityofrepetitionratefrequency σfrep 光学频率梳(3.3)重复频率(3.1)的随机起伏程度。 注:采用阿伦标准偏差进行表征。 3.12 载波包络相移频率不稳定度 instabilityofcarrier-envelopeoffsetfrequency σf0 光学频率梳(3.3)载波包络相移频率(3.2)的随机起伏程度。 注:采用阿伦标准偏差进行表征。 3.13 光学频率梳梳齿线宽 linewidthofcombteeth Δν 在规定的波长和分辨率条件下,光学频率梳(3.3)梳齿的半高全宽。 2GB/T43736—2024 4 测试环境要求 测试间的环境应保持空气过滤、无尘,残留尘埃应按照GB/T25915.1—2021中定义的ISO4级洁 净度要求执行。测试间环境的相对湿度小于65%,温度为23℃±3℃,检定时的温度波动应小于1℃。 5 测试设备配置要求 测量设备应满足以下要求: a) 测量设备的量程和准确度满足相应测试要求; b) 测量设备的测试波长范围能够覆盖被测光学频率梳波长范围; c) 测试时仪器和设备良好接地; d) 测试采用的电源电压、纹波及噪声等满足测试设备说明书和光学频率梳的使用要求。 6 测试方法 6.1 重复频率调谐范围 测试光学频率梳重复频率调谐范围,应按以下步骤进行。 a) 对被测光学频率梳和测试仪器进行预热。 b) 按图1连接测试系统,重复频率信号幅度在-20dBm~0dBm范围内,信号在300kHz分辨 率条件下,信噪比大于20dB,其中光学频率梳与频谱分析设备采用50Ω的同轴电缆连接。 图1 重复频率调谐范围测试框图 c) 设置重复频率控制装置,改变被测光学频率梳的重复频率,记录重复频率最大值frmaxi和最小 值frmini,有效位数不小于2位,重复测量n(n≥5)次。按照公式(2)和公式(3)计算n次测量数 据的均值,得出重复频率最大值frmax和最小值frmin: frmax=1 n∑n i=1frmaxi ……………………(2) frmin=1 n∑n i=1frmini ……………………(3) 式中: frmax———重复频率最大值的平均值,单位为千赫兹(kHz); n———测量次数; frmaxi———第i次测量的重复频率最大值,单位为千赫兹(kHz); frmin———重复频率最小值的平均值,单位为千赫兹(kHz); frmini———第i次测量的重复频率最小值,单位为千赫兹(kHz)。 d) 按公式(4)计算重复频率的调谐范围Δfrep: 3GB/T43736—2024 Δfrep=frmax-frmin ……………………(4) 式中: Δfrep———重复频率调谐范围,单位为千赫兹(kHz)。 6.2 载波包络相移频率调谐范围 测试光学频率梳载波包络相移频率调谐范围,应按以下步骤进行。 a) 对被测光学频率梳和测试仪器进行预热。 b) 按图2连接测试系统,载波包络相移频率信号幅度在-20dBm~0dBm范围内,