Akusto-optik modülatör: Soğuk atom dolaplarında uygulama

Akusto-optik modülatör: Soğuk atom dolaplarında uygulama

Soğuk atom kabinindeki tüm fiber lazer bağlantısının temel bileşeni olarak,optik fiber akusto-optik modülatörSoğuk atom kabini için yüksek güçlü, frekans stabilize lazer sağlanacaktır. Atomlar, v1 rezonans frekansına sahip fotonları emecektir. Fotonların ve atomların momentumu zıt olduğundan, fotonları emdikten sonra atomların hızı azalacak ve böylece atomların soğutulması hedefine ulaşılacaktır. Lazerle soğutulan atomlar, uzun ölçüm süresi, Doppler frekans kayması ve çarpışmadan kaynaklanan frekans kaymasının ortadan kaldırılması ve algılama ışığı alanının zayıf kuplajı gibi avantajlarıyla, atom spektrumlarının hassas ölçüm kabiliyetini önemli ölçüde artırır ve soğuk atom saatleri, soğuk atom interferometreleri ve soğuk atom navigasyonu gibi alanlarda yaygın olarak uygulanabilir.

Bir optik fiber AOM akusto-optik modülatörünün iç kısmı esas olarak bir akusto-optik kristal ve bir optik fiber kolimatör vb.'den oluşur. Modüle edilmiş sinyal, piezoelektrik dönüştürücü üzerinde bir elektrik sinyali (genlik modülasyonu, faz modülasyonu veya frekans modülasyonu) şeklinde etki eder. Giriş modüle edilmiş sinyalinin frekansı ve genliği gibi giriş karakteristikleri değiştirilerek, giriş lazerinin frekans ve genlik modülasyonu elde edilir. Piezoelektrik dönüştürücü, elektrik sinyallerini piezoelektrik etki nedeniyle aynı desende değişen ultrasonik sinyallere dönüştürür ve bunları akusto-optik ortamda yayar. Akusto-optik ortamın kırılma indisi periyodik olarak değiştikten sonra, bir kırılma indisi ızgarası oluşur. Lazer fiber kolimatörden geçip akusto-optik ortama girdiğinde kırınım meydana gelir. Kırınıma uğrayan ışığın frekansı, orijinal giriş lazer frekansının üzerine bir ultrasonik frekans bindirir. Optik fiber akustik-optik modülatörün en iyi durumda çalışmasını sağlamak için optik fiber kolimatörünün konumunu ayarlayın. Bu sırada, gelen ışık huzmesinin geliş açısı Bragg kırınım koşulunu sağlamalı ve kırınım modu Bragg kırınımı olmalıdır. Bu sırada, gelen ışığın enerjisinin neredeyse tamamı birinci dereceden kırınım ışığına aktarılır.

İlk AOM akustik-optik modülatör, sistemin optik amplifikatörünün ön ucunda kullanılır ve ön uçtan gelen sürekli giriş ışığını optik darbelerle modüle eder. Modüle edilmiş optik darbeler daha sonra enerji amplifikasyonu için sistemin optik amplifikasyon modülüne girer. İkinci AOMAOM akusto-optik modülatörOptik amplifikatörün arka ucunda kullanılır ve işlevi, sistem tarafından yükseltilen optik darbe sinyalinin taban gürültüsünü izole etmektir. İlk AOM akustik-optik modülatörü tarafından üretilen ışık darbelerinin ön ve arka kenarları simetrik olarak dağılmıştır. Optik amplifikatöre girdikten sonra, amplifikatörün darbe ön kenarı kazancı, darbe arka kenarı kazancından daha yüksek olduğundan, yükseltilen ışık darbeleri, Şekil 3'te gösterildiği gibi enerjinin ön kenarda yoğunlaştığı bir dalga biçimi bozulma fenomeni gösterecektir. Sistemin ön ve arka kenarlarda simetrik dağılımlı optik darbeler elde edebilmesi için, ilk AOM akustik-optik modülatörünün analog modülasyona sahip olması gerekir. Sistem kontrol ünitesi, akustik-optik modülün optik darbesinin yükselen kenarını artırmak ve optik amplifikatörün darbenin ön ve arka kenarlarındaki kazanç düzensizliğini telafi etmek için ilk AOM akustik-optik modülatörünün yükselen kenarını ayarlar.

Sistemin optik yükselteci, yalnızca yararlı optik darbe sinyallerini değil, aynı zamanda darbe dizisinin taban gürültüsünü de yükseltir. Yüksek bir sistem sinyal-gürültü oranı elde etmek için, optik fiberin yüksek sönüm oranı özelliğiAOM modülatörüAmplifikatörün arka ucundaki taban gürültüsünü bastırmak için kullanılır ve sistem sinyal darbelerinin mümkün olan en yüksek düzeyde etkili bir şekilde geçmesini sağlarken, taban gürültüsünün zaman alanı akustik-optik obtüratöre (zaman alanı darbe kapısı) girmesini önler. Dijital modülasyon yöntemi benimsenir ve akustik-optik modülün açılıp kapanmasını kontrol etmek için TTL seviye sinyali kullanılır. Böylece akustik-optik modülün zaman alanı darbesinin yükselen kenarı, ürünün tasarlanmış yükselme süresi (yani, ürünün elde edebileceği minimum yükselme süresi) olur ve darbe genişliği, sistem TTL seviye sinyalinin darbe genişliğine bağlı olur.