이 요약과 Q+A는 웹 세미나를 보완합니다. 디지털 PDH 잠금: 레이저 주파수 안정화에 대한 현대적 접근 방식저희는 2024년 10월 17일에 Optica와 공동으로 행사를 주최했습니다. 만약 현장에 참석하지 못하셨다면 지금 바로 등록하실 수 있습니다. 주문형 액세스웨비나 요약 외에도, 청중 여러분께서 하신 몇 가지 질문에 대한 심층적인 답변을 아래에 제공합니다.
웨비나 요약
이번 웨비나는 세 부분으로 구성되었습니다. 첫 번째 부분에서는 레이저 안정화의 동기와 방법, 그리고 응용 분야에 대해 논의했습니다. 또한 측면 간섭무늬 잠금, 디더 잠금, 그리고 파운드-드레버-홀(PDH) 레이저 잠금을 포함한 다양한 레이저 광학 기준 공진기에 레이저를 잠금하는 기술과 각 기술의 장단점을 공유했습니다. 두 번째 부분에서는 레이저 잠금의 물리적 원리에 대한 심도 있는 교육을 제공했습니다. 위상 변조, I/Q 신호, 공진기 동역학과 같은 신호 처리 주제를 살펴보고, PDH 오류 신호 생성 과정을 시각화하는 데 도움이 되는 그래픽 자료를 활용했습니다. 마지막 부분에서는 FPGA 기반 Moku의 실시간 시연을 진행했습니다. 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?
기술적으로는 PDH 잠금에 공진기 투과 방식을 사용할 수 있지만, 이렇게 하면 해당 기술의 많은 장점이 사라집니다. PDH 기술의 주요 이점 중 하나는 변조 주파수를 공진기 선폭보다 훨씬 크게 설정할 수 있다는 것입니다. 이렇게 하면 공진기에서 크게 벗어나 있고 거울에 거의 완전히 반사되는 두 개의 측파대가 생성됩니다. 이 측파대는 원래 신호와 혼합되어 중심 주파수를 추적하는 기준 신호 역할을 합니다. 투과 모드에서는 이러한 측파대가 공진기를 통과하지 못하므로 반송파 주파수와 혼합하는 데 사용할 수 없습니다. 투과 모드에서 PDH 기술을 사용하려면 변조 주파수를 낮춰 측파대가 공진기 선폭 내에 포함되도록 해야 합니다. 그러나 이렇게 하면 레이저 잠금의 응답 범위와 속도가 크게 제한되고, 레이저 주파수가 예상 값에서 너무 많이 벗어나면 기술이 실패할 수 있습니다. 지터가 거의 없는 비교적 조용한 레이저의 경우 투과 PDH 잠금으로도 충분할 수 있습니다. 하지만 대부분의 상용 레이저에서는 반사 전력을 이용한 잠금이 더 효과적인 옵션일 가능성이 높습니다.
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 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 상자는 기기 슬롯 하나를 차지합니다. 하지만 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 파라미터는 매우 다양할 수 있으므로 PID 파라미터 최적화를 위한 표준 프로세스는 없습니다. Ziegler-Nichols 방법과 같은 알고리즘 프로세스는 자동화를 지원하기 위해 존재합니다. 최근에는 폐쇄 피드백 루프 제어에 대한 잠재력으로 신경망이 주목받고 있습니다. 몇 가지 일반적인 팁을 제공해 드리겠습니다. 일반적으로 노이즈가 발생하는 주파수(대개 저주파수)에서는 게인을 최대한 높게 설정하고, 센싱 노이즈가 지배적인 주파수(대개 고주파수)에서는 게인을 최대한 낮게 설정하는 것이 바람직합니다. 그러면 게인이 1이 되는 주파수 영역은 중간 주파수 영역이 되는데, 이 영역에서 시스템의 안정성을 신중하게 고려해야 합니다. 웨비나를 시청해 주셔서 감사합니다. 다시 뵙기를 기대합니다. 더 자세한 데모는 저희 웹사이트를 방문해 주세요. 웹 세미나 도서관 주문형 보기용.
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