מודולטור אקוסטו-אופטי: יישום בארונות אטום קר

מודולטור אקוסטו-אופטייישום בארונות אטום קר

כמרכיב הליבה של קישור הלייזר כולו-סיבים בארון האטום הקר, ה-מודולטור אקוסטו-אופטי של סיב אופטייספק לייזר בעל הספק גבוה בעל תדר יציב עבור ארון האטומים הקרים. האטומים יספגו פוטונים בעלי תדר תהודה של v1. מכיוון שהמומנטום של הפוטונים והאטומים הפוך, מהירות האטומים תפחת לאחר ספיגת הפוטונים, ובכך תושג המטרה של קירור האטומים. אטומים מקוררים בלייזר, עם יתרונותיהם כגון זמן בדיקה ארוך, ביטול הסטת תדר דופלר והסטת תדר הנגרמת מהתנגשות, וצימוד חלש של שדה אור הגילוי, משפרים משמעותית את יכולת המדידה המדויקת של ספקטרום אטומי וניתן ליישם אותם באופן נרחב בשעונים אטומיים קרים, אינטרפרומטרים אטומיים קרים וניווט אטומי קר, בין היתר.

פנים מודולטור אקוסטו-אופטי AOM של סיב אופטי מורכב בעיקר מגביש אקוסטו-אופטי ומקולימטור סיב אופטי וכו'. האות המווסת פועל על המתמר הפיזואלקטרי בצורת אות חשמלי (מודולציה משרעת, מודולציה פאזה או מודולציה תדר). על ידי שינוי מאפייני הקלט כגון התדר והמשרעת של האות המווסת, מושגת מודולציה של התדר והמשרעת של לייזר הקלט. המתמר הפיזואלקטרי ממיר אותות חשמליים לאותות קוליים המשתנים באותו דפוס עקב האפקט הפיזואלקטרי ומפיצים אותם בתווך האקוסטו-אופטי. לאחר שמקדם השבירה של התווך האקוסטו-אופטי משתנה מעת לעת, נוצרת סריג של מקדם שבירה. כאשר הלייזר עובר דרך קולימטור הסיבים ונכנס לתווך האקוסטו-אופטי, מתרחשת דיפרקציה. תדר האור המווסת מציב תדר קולי על תדר לייזר הקלט המקורי. כוונן את מיקום קולימטור הסיב האופטי כדי לגרום למודולטור האקוסטו-אופטי של הסיב האופטי לעבוד במצב הטוב ביותר. בשלב זה, זווית הפגיעה של קרן האור הפוגעת צריכה לעמוד בתנאי דיפרקציית בראג, ומצב הדיפרקציה צריך להיות דיפרקציית בראג. בשלב זה, כמעט כל האנרגיה של האור הפוגע מועברת לאור הדיפרקציה מסדר ראשון.

מודולטור האקוטו-אופטי הראשון של AOM משמש בקצה הקדמי של המגבר האופטי של המערכת, ומווסת את אור הקלט הרציף מהקצה הקדמי באמצעות פולסים אופטיים. הפולסים האופטיים המווסתים נכנסים לאחר מכן למודול ההגברה האופטי של המערכת לצורך הגברת אנרגיה. השנימודולטור אקו-אופטי AOMמשמש בקצה האחורי של המגבר האופטי, ותפקידו לבודד את רעש הבסיס של אות הפולס האופטי המוגבר על ידי המערכת. הקצוות הקדמיים והאחוריים של פולסי האור המופקים על ידי מודולטור האקוטו-אופטי הראשון של AOM מפוזרים באופן סימטרי. לאחר הכניסה למגבר האופטי, עקב הגבר של המגבר עבור הקצה הקדמי של הפולס גבוה מזה של הקצה האחורי של הפולס, פולסי האור המוגברים יציגו תופעת עיוות צורת גל שבה האנרגיה מרוכזת בקצה הקדמי, כפי שמוצג באיור 3. כדי לאפשר למערכת להשיג פולסים אופטיים עם פיזור סימטרי בקצוות הקדמיים והאחוריים, מודולטור האקוטו-אופטי הראשון של AOM צריך לאמץ אפנון אנלוגי. יחידת בקרת המערכת מתאימה את הקצה העולה של מודולטור האקוטו-אופטי הראשון של AOM כדי להגדיל את הקצה העולה של הפולס האופטי של המודול האקוטו-אופטי ולפצות על חוסר אחידות ההגבר של המגבר האופטי בקצוות הקדמיים והאחוריים של הפולס.

המגבר האופטי של המערכת לא רק מגביר את אותות הפולסים האופטיים השימושיים, אלא גם מגביר את רעש הבסיס של רצף הפולסים. כדי להשיג יחס אות לרעש גבוה של המערכת, יחס ההכחדה הגבוה של הסיב האופטי משמש כתכונה...מודולטור AOMמשמש לדיכוי רעש הבסיס בקצה האחורי של המגבר, תוך הבטחה שפולסי אות המערכת יוכלו לעבור דרכם ביעילות במידה המרבית, תוך מניעת חדירת רעש הבסיס לתריס האקוסטו-אופטי בתחום הזמן (שער פולסים בתחום הזמן). שיטת המודולציה הדיגיטלית מאומצת, ואות רמת TTL משמש לשליטה על הדלקה וכיבוי של המודול האקוסטו-אופטי על מנת להבטיח שהקצה העולה של פולס תחום הזמן של המודול האקוסטו-אופטי הוא זמן העלייה המתוכנן של המוצר (כלומר, זמן העלייה המינימלי שהמוצר יכול להשיג), ורוחב הפולס תלוי ברוחב הפולס של אות רמת TTL של המערכת.