이 요약과 Q+A는 웹 세미나를 보완합니다. 디지털 PDH 잠금: 레이저 주파수 안정화에 대한 현대적 접근 방식17년 2024월 XNUMX일에 Optica와 공동으로 주최했습니다. 라이브로 참석하지 못하셨다면 지금 등록하실 수 있습니다. 을 통한 주문형 액세스.

웨비나 요약 외에도 아래에서 일부 청중의 질문에 대한 심층적인 답변을 제공하고 있습니다.

웨비나 요약

이 웨비나는 세 부분으로 구성되었습니다. 첫 번째 부분에서는 레이저를 안정화하는 동기와 방법, 그리고 그 응용 분야에 대해 논의했습니다. 또한 프린지 측면 잠금, 디더 잠금, 파운드-드레버-홀(PDH) 레이저 잠금을 포함하여 레이저를 광학 참조 공동에 잠금하는 다양한 기술을 공유했으며, 각각의 상대적인 장단점도 설명했습니다. 

두 번째 세그먼트에서는 레이저 잠금의 물리학에 대한 심층적인 교육적 탐구를 제시했습니다. 위상 변조, I/Q 신호, 캐비티 역학과 같은 신호 처리 주제와 PDH 오류 신호 생성 프로세스를 시각화하는 데 도움이 되는 그래픽 보조 도구를 살펴보았습니다. 

마지막 세그먼트에서는 FPGA 기반 Moku의 라이브 데모를 수행했습니다. 레이저 락 박스 올인원 레이저 안정화 도구로 사용됩니다. 우리는 다음을 사용하여 레이저 잠금 설정을 에뮬레이션했습니다. 다중 장비 모드 전적으로 Moku:Pro, 모쿠와 함께 파형 발생기 주파수 소스로 작용하고 Moku 디지털 필터 박스 참조 캐비티로. 우리는 PDH 방법을 사용하여 의사 캐비티에 대한 잠금을 설정했습니다.

청중 질문

클래식 PDH 설정에 전송 또는 반사 PD를 사용할 수 있습니까? PDH 잠금에 더 좋은 것은 무엇입니까? 

PDH 잠금에 캐비티 전송을 사용하는 것은 기술적으로 가능하지만, 이는 이 기술의 많은 이점을 무효화합니다. PDH 기술의 주요 이점 중 하나는 변조 주파수가 캐비티 선폭보다 몇 배 더 클 수 있다는 것입니다. 이는 캐비티에서 공진에서 멀리 떨어져 있고 거울에 거의 완전히 반사되는 두 개의 사이드밴드를 생성합니다. 그런 다음 이러한 사이드밴드는 원래 신호와 혼합되어 본질적으로 중심 주파수를 추적하는 참조로 기능합니다. 전송 모드에서 이러한 사이드밴드는 캐비티를 통과하지 않으며 캐리어 주파수와 혼합하는 데 사용할 수 없습니다. 

전송에서 PDH 기술을 사용하려면 변조 주파수를 줄여서 캐비티 선폭 내부의 사이드밴드에 맞출 수 있습니다. 그러나 이렇게 하면 레이저 잠금의 응답 범위와 속도가 심각하게 제한되고 레이저 주파수가 예상 값에서 너무 멀리 벗어나면 기술이 실패할 수 있습니다. 지터가 거의 없는 비교적 조용한 레이저가 있다면 전송 PDH 잠금으로 충분할 수 있습니다. 대부분의 상업용 레이저의 경우 반사 전력으로 잠금하는 것이 더 효과적인 옵션일 가능성이 큽니다.

스크립팅이나 인터페이스를 통해 여러 악기를 동시에 실행할 수 있나요? Moku:Go를 레이저 잠금에 사용할 때 Moku:Pro에 비해 어떤 제한이 있나요?

네, Moku가 지원합니다 다중 장비 모드사용자가 FPGA를 분할하고 최대 4개까지 배치할 수 있도록 합니다. Moku:Pro) 또는 두 개(on Moku:Lab 그리고 Moku:Go) 악기를 나란히 배치할 수 있습니다. 다중 악기 모드는 Moku 소프트웨어 인터페이스(그림 1 참조) 또는 다음 중 하나를 통해 활성화 및 구성할 수 있습니다. API 다른 소프트웨어 플랫폼(예: Python)에서도 사용 가능합니다. 다양한 악기의 설정은 멀티 윈도우 보기와 병렬로 구성할 수 있습니다.

그림 1: Moku:Pro에서 레이저 잠금 장치는 하나의 기기 슬롯을 차지합니다.

그러나 Moku 하드웨어 모델 간에는 몇 가지 중요한 차이점이 있습니다. 레이저 락 박스 Moku:Lab 및 Moku:Go에서는 사용할 수 있지만, 다중 계측기 모드에서는 사용할 수 없으며 독립형 계측기로 실행해야 합니다. Moku:Pro에서는 Laser Lock Box를 30개의 계측기 슬롯 중 하나에 배치할 수 있습니다. Moku:Go는 더 작은 폼 팩터와 낮은 입력 대역폭(XNUMXMHz)을 제공하지만, 다양한 잠금 구성 및 PID 컨트롤러를 통한 제어 루프 모니터링에는 여전히 충분합니다. 자세한 내용은 사례 연구 브리스톨 대학의 연구를 특징으로 합니다. 제품 사양 Moku:Pro와 Moku:Go 중에서 귀하의 필요에 맞는 기기를 확인하세요. 

Moku를 사용하여 RIN 측정과 같은 레이저의 품질을 평가할 수 있나요? 

RIN은 상대 강도 노이즈 측정을 의미하며, 주파수의 함수로 전력 변동(평균 출력 전력 대비)을 플로팅하여 레이저의 품질을 평가하는 기술입니다. A Moku 스펙트럼 분석기 그림 2와 유사한 구성에서 RIN을 측정할 수 있습니다. 먼저, 테스트 중인 레이저는 빔을 방출하는데, 이 빔은 일반적으로 검출기를 압도하지 않도록 심하게 감쇠됩니다. 광수신기는 입력 레이저 전력에 비례하는 전압을 방출합니다. 신호 전력이 스펙트럼 분석기의 노이즈 플로어를 초과하도록 하기 위해 광수신기 전류는 먼저 저잡음 증폭기를 통과합니다. 스펙트럼 분석기는 주파수 구성 요소 전체에 걸친 레이저 전력 분포를 측정하는 전력 스펙트럼 밀도(PSD) 측정을 수행합니다. 수집 후 신호는 평균 레이저 전력으로 정규화되어 RIN 데이터를 얻을 수 있습니다.

그림 2: Moku Spectrum Analyzer를 사용한 상대 강도 소음 측정.

더 나은 잠금을 위한 PID 제어에는 어떤 요령이 있나요? 

다양한 실험에 필요한 PID 매개변수는 엄청나게 다를 수 있으며, 따라서 PID 매개변수를 최적화하기 위한 표준 프로세스가 없습니다. Ziegler-Nichols 방법과 같은 일부 알고리즘 프로세스는 자동화를 돕기 위해 존재합니다. 최근 신경망은 폐쇄 피드백 루프를 제어할 수 있는 잠재력으로 관심을 끌었습니다.

우리는 몇 가지 일반적인 팁을 기꺼이 제공합니다. 잡음이 있는 주파수(일반적으로 낮은 주파수)에서는 이득을 최대한 높게 설정하고 감지 잡음이 지배적인 주파수(일반적으로 높은 주파수)에서는 이득을 최대한 낮게 설정하는 것이 바람직합니다. 그러면 단위 이득은 중간 주파수에 있게 되는데, 여기서 시스템의 안정성을 신중하게 다루어야 합니다.

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