Die Erfindung betrifft ein Phasenrausch-Messgerät und eine zugehörige

Phasenrausch-Messanordnung.

Die spektrale Leistungsdichte des Phasen-Frequenzrauschens ist eine wichtige Größe zur Charakterisierung von Oszillatoren, insbesondere von Lasern.

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 TN 14 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 ein 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.

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. 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.

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 Mikrosekunden. Eine

Phasenrauschmessung ist daher nur ab einer untersten Frequenz von 2 kHz möglich.

Aus der DE 60 2004 008 1 1 1 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.

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. 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.

Nachteilig an daran ist, dass auch hier der Armlängenunterschied im Interferometer zweckmäßiger Weise größer sein muss als die Kohärenzlänge des Lichts des zu untersuchenden Primärstrahls, was zu dem oben beschriebenen Nachteil sehr großer Armlängenunterschiede führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Messung des Phasenrauschens zu verbessern.

Die Erfindung löst das Problem durch ein Phasenrausch-Messgerät mit den

Merkmalen von Anspruch 1 . Gemäß einem zweiten Aspekt löst die Erfindung das Problem durch ein

zugeordnetes Verfahren gemäß den unabhängigen Verfahrensansprüchen.

Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass das Phasenrauschen mit sehr hoher

Messgenauigkeit auch für Fourierfrequenzen deutlich unterhalb von 1 kHz bestimmbar ist.

Vorteilhaft ist zudem der geringe Platzbedarf des erfindungsgemäßen

Phasenrausch-Messgeräts. So kann das Phasenrausch-Messgerät in einem 19-Zoll- Standard-Rackeinschub 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. 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.

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.

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.

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. Mittels der Frequenzreferenz-Verkörperung ist eine vorgegebene Frequenz, nämlich die Frequenzreferenz, mit einer hohen zeitlichen Stabilität auslesbar. Insbesondere ist die Frequenzreferenz-Verkörperung so ausgebildet, dass ein auf die Frequenzreferenz-Verkörperung stabilisierter Lichtstrahl eine Frequenz mit einer Allan-Standardabweichung von höchstens 10 ^"14 bei einer Mittelungszeit zwischen 0,1 und 10 Sekunden hat. Die Allan-Standardabweichung kann als Maß für die

Frequenzstabilität in Abhängigkeit von der Mittelungszeit, über die das Frequenzsignal gemittelt wird, angesehen werden. Sie gibt die statistische Streuung der

Frequenzmittelwerte bei aufeinanderfolgenden Messintervallen an. Beispielsweise umfasst die Frequenzreferenz-Verkörperung eine Laufstrecke für Licht, deren maßgebliche Abmessung mit hoher Genauigkeit stabil ist. 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. 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.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die passive Frequenzreferenz- Verkörperung einen passiven Resonator. Günstig ist es, wenn eine Finesse des passiven Resonators größer ist als 10 000. 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.

Vorzugsweise umfasst die Regelvorrichtung eine Pound-Drever-Hall-Regel- Vorrichtung. Mittels einer derartigen Regelvorrichtung kann die Sekundärstrahl- Frequenz mit hoher Genauigkeit an die Eigenfrequenz des Resonators angekoppelt werden. Alternativ oder zusätzlich zu einem passiven Resonator umfasst die passive

Frequenzreferenz-Verkörperung ein Faserinterferometer (Jiang, H.; Kefelian, 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.

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.

Erfindungsgemäß ist zudem eine Phasenrausch-Messanordnung mit einem Laser, zum Erzeugen des Primärstrahls, und einem erfindungsgemäßen Phasenrausch- Messgerät, in dessen Strahlungseingang der Laser den Primärstrahl abgibt.

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.

Im Folgenden wird Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert Dabei zeigt

Figur 1 ein erfindungsgemäßes Phasenrausch-Messgerät gemäß einer

Ausführungsform und

Figur 2 ein erfindungsgemäßes Phasenrausch-Messgerät gemäß einer zweiten

Ausführungsform.

Figur 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Phasenrausch-Messgerät gemäß einer dritten Ausführungsform.

Figur 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 f ₄ (t), die als fu (t) = f _H ,o + ¥u (t) Formel 1

beschrieben werden kann, mit

Formel 2

Dabei ist <j> _u (t) das Phasenrauschen.

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. 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 Frequenzreferenz- Verkörperung 26 besitzt eine Eigenfrequenz f ₂₆ , 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 100 000. Der akustooptische Modulator 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.

Die Sekundärstrahl-Stabilisierungsvorrichtung 27 ist so ausgebildet, dass ein stabilisierter Sekundärstrahl 18' erzeugt wird, für dessen Sekundärstrahl-Frequenz f _K { ) = fu _fi + ¥y, ( ) Formel 3

gilt, wobei für Frequenzen f ₄ < f _Gr enz, 30,

|Δ ₁₈ | < |Δ ₁₄ | Formel 4 gilt, wobei fcrenz _, 30 die Bandbreite der Regelvorrichtung ist.

Der stabilisierte Sekundärstrahl 1 8' 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. 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.

Das Phasenrausch-Messgerät 10 bildet zusammen mit einem Laser 44 eine

Phasenrausch-Messanordnung 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,3o = 100 Kilohertz liegt. 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. 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 Figur 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. Das Phasenrausch-Messgerät 10 kann damit das Rauschspektrum des

Phasenrauschens in einem Bereich von 1 Millihertz bis mehrere 100 Kilohertz messen.

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 Resonatorspiegeln im Laser 44 verändert kann. Die Laserfrequenz-Veränderungsvorrichtung 52 verstellt die Spiegel des Lasers 44 dann so, dass eine langfristige Drift ausgeglichen wird.

Figur 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 Figur 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.

Mit dem in Figur 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.

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.

Figur 3 zeigt eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen

Phasenrausch-Messgeräts 10, bei dem der Primärstrahl 14 mittels der Primärstrahl- Stabilisierungsvorrichtung 27 auf eine Frequenz eines Resonators 26 stabilisiert wird. Der Resonator 26 stellt eine passive Frequenzreferenz-Verkörperung dar, die eine Frequenzreferenz f ₂₆ verkörpert. Die Regelvorrichtung 30 regelt auf die oben für die anderen Ausführungsbeispiele beschriebene Weise eine Primärstrahl-Frequenz f ₄ auf die Frequenzreferenz f ₂₆ , so dass ein stabilisierter Primärstrahl 14' entsteht. Bei dieser Regelung entsteht ein Regelsignal. Eine elektrische Auswerteeinheit 64 des Phasenrausch-Messgeräts 10 ist mit der Regelvorrichtung 30 elektrisch verbunden und ist eingerichtet zum Bestimmen des Primärstrahl-Phasenrauschen aus dem Regelsignal.

Figur 3 zeigt eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen

Phasenrausch-Messgeräts 10 mit dem Strahlungseingang 12 zum Einkoppeln des Primärstrahls 14 kohärenter elektromagnetischer Strahlung, wobei der Primärstrahl 14 ein zu messendes Primärstrahl-Phasenrauschen aufweist, einer Primärstrahl- Stabilisierungsvorrichtung 35, die die passive Frequenzreferenz-Verkörperung 26, d eine Frequenzreferenz verkörpert, und die Regelvorrichtung 30 zum Regeln einer Primärstrahl-Frequenz f ₄ auf die Frequenzreferenz f ₂₆ mittels eines Regelsignals, aufweist, zum Erzeugen des stabilisierten Primärstrahls 14' und der elektrischen Auswerteeinheit 64, die eingerichtet ist zum Bestimmen des Primärstrahl- Phasenrauschen aus dem Regelsignal.

Der Primärstrahl 14 wird mittels der Primärstrahl-Stabilisierungsvorrichtung 35 auf eine Frequenz des Resonators 26 stabilisiert. Der Resonator 26 stellt eine passive

Frequenzreferenz-Verkörperung dar, die eine Frequenzreferenz f ₂₆ verkörpert. Die Regelvorrichtung 30 regelt auf die oben für die anderen Ausführungsbeispiele beschriebene Weise eine Primärstrahl-Frequenz f ₄ auf die Frequenzreferenz f ₂₆ , so dass ein stabilisierter Primärstrahl 14' entsteht. Bei dieser Regelung entsteht ein Regelsignal.

Eine elektrische Auswerteeinheit 64 des Phasenrausch-Messgeräts 10 ist mit der Regelvorrichtung 30 elektrisch verbunden und ist eingerichtet zum Bestimmen des Primärstrahl-Phasenrauschen aus dem Regelsignal. Weicht die Frequenz des

Primärstrahls von der in der Frequenzreferenz-Verkörperung 26 verkörperten f ₂₆ ab, so verändert die Regelvorrichtung 30 die Frequenz des Primärstrahls, mittels des akustooptischen Modulators 24. Beispielsweise legt die Regelvorrichtung 30 eine Spannung an den akustooptischen Modulator 24 an, die zu der gewünschten

Frequenzänderung führt. Aus dieser Spannung kann in Abhängigkeit von der Zeit die Frequenzdifferenz zwischen der Frequenzreferenz und der Frequenz des Primärstrahls berechnet werden, beispielsweise anhand einer in einem digitalen Speicher

abgelegten Interpolationsfunktion oder eines Kennfelds, das der Spannung die

Frequenzreferenz für eine Vielzahl an Spannungen zuordnet. Bezugszeichenliste

10 Phasenrausch-Messgerät 46 Phasenrausch-Messanordnung

12 Strahlungseingang 48 dritter Strahlteiler

14 Primärstrahl 49 Tiefpassfilter

16 Sekundärstrahl-

50 Regelsignal

Erzeugungsvorrichtung

52 Laserfrequenz-Verände¬

18 Sekundärstrahl

rungsvorrichtung

18' stabilisierter Sekundärstrahl

54 Fase nterferometer

18'r reflektierter stabilisierter

56 erster Arm

Sekundärstrahl

58 zweiter Arm

8' _t transmittierter stabilisierter

Sekundärstrahl

60 Strahlteiler

20 Spiegel 62 Photodiode

22 Strahlteiler 64 Auswerteeinheit

24 akustooptischer Modulator

f ₄ Primärstrahl-Frequenz

26 Frequenzreferenz-Verkörperung

f ₂₆ Eigenfrequenz des Resonators

27 Sekundärstrahl- Stabilisierungsvorrichtung

28 Spiegel

30 Pound-Drever-Hall-

Regelvorrichtung

32 zweiter Strahlteiler

34 Photodiode

35 Primärstrahl-Stabilisierungsvorrichtung

36 Phasendifferenz-Messvorrichtung

38 Frequenzzähler

40 FFT-Berechnungsvorrichtung

42 Ausgangssignal

44 Laser