Brinkmeyer, ErnstErnstBrinkmeyer140897941Lamb, ThorstenThorstenLamb2017-05-312017-05-312017Lamb,Thorsten: Laser-to-RF Phase Detection with Femtosecond Precision for Remote Reference Phase Stabilization in Particle Accelerators – DESY-THESIS-2017-016 . Verlag Deutsches Elektronen Synchrotron: Hamburg, 2017. ISSN : 1435-8085. doi: 10.3204/PUBDB-2017-02117http://tubdok.tub.tuhh.de/handle/11420/1390Die Erfindung eines femtosekundengenauen Laser-to-RF-Phasendetektors ermöglicht es, die relative Phase zwischen einem phasenstabilen optischen Referenzpulszug und einem Hochfrequenzsignal femtosekundengenau zu messen. Dadurch wird es möglich, Hochfrequenz Referenzsignale femtosekundengenau zu stabilisieren. Ein gepulstes optisches Synchronisationssystem wird zur Bereitstellung der optischen Referenzsignale verwendet. Der L2RF-Phasendetektor basiert auf einem integrierten Mach-Zehnder-Modulator (MZM), in dem der Phasenfehler dem optischen Pulszug in Form einer Amplitudenmodulation aufgeprägt wird. Verschiedene Konfigurationen des L2RF Phasendetektors wurden für unterschiedliche Betriebsbedingungen evaluiert. Die vollständige Übertragungsfunktion des Phasendetektors wurde anschließend unter dem Einfluss verschiedener Störgrößen mathematisch analysiert. Die Genauigkeit wurde anhand zweier Prototypen verifiziert. Die gezeigte Stabilität von 3,6fs in 12h ist für einen L2RF Phasendetektor unübertroffen.The invention of a femtosecond stable Laser-to-RF phase detector allows to measure with femtosecond precision the relative phase between a phase stable optical reference and an RF signal. Thereby one can stabilize RF reference signals in modern FELs on a femtosecond scale. A pulsed optical synchronization system is used to deliver the required optical reference signals. The L2RF phase detector is based on an integrated Mach-Zehnder modulator (MZM) in which the phase error between both signals is encoded in an amplitude modulation of the optical pulse train. Different configurations for different operation scenarios have been evaluated. A full mathematical representation has been derived. The impact of multiple error sources has been investigated. Error sources of the measurement setup have been identified and eliminated. The femtosecond performance has been verified with two different prototypes. The achieved stability of 3.6fs over 12h is currently unmatched.enhttps://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/FemtosekundenbereichFreie-Elektronen-LaserHochfrequenzIntegrierte OptoelektronikInterferometerMikrowellenoszillatorOptoelektronische SchaltungPhasenmessungPhasenrauschenPhasenregelkreisPhasensynchronisierungRauschspektrumPulsed optical synchronization systemTiming jitterPhase noisemicrowave synthesisFree-electron laserLaser-to-RF phase detectorL2RFIngenieurwissenschaftenDoctoral Thesisurn:nbn:de:gbv:830-8821618310.15480/882.138711420/139010.3204/PUBDB-2017-0211710.15480/882.1387Jacob, ArneArneJacobSchlarb, HolgerHolgerSchlarbPhD Thesis