이 짧은 개요에서는 Moku:Pro의 위상계를 사용하여 한 광학 시스템의 안정성을 다른 광학 시스템으로 전송하는 방법으로 광학 시스템의 오프셋 위상 잠금을 살펴봅니다.
개요
광학 위상 고정은 한 레이저 빔의 주파수 및 위상 특성을 다른 레이저 빔으로 전송하는 일반적인 기술입니다. 이는 일반적으로 헤테로다인 계측, 자유 공간 광통신 및 분광학 응용 분야에 사용됩니다. 이 기술 노트에서는 디지털 위상계를 사용한 오프셋 위상 잠금 구현에 대해 논의하고 두 레이저 위상 잠금의 안정성을 특성화합니다.
광학 오프셋 위상 고정(요약)
간단히 말해서 오프셋 위상 잠금은 두 레이저 간의 위상차를 안정화합니다. 이는 두 레이저의 출력을 결합하고(빔 분할기 등을 통해) 결합된 빔으로 광검출기를 조명하는 비교적 간단한 프로세스를 통해 수행됩니다. 광검출기의 결합 전력 PPD 다음과 같이 설명할 수 있습니다.
여기서 Ω1과 Ω2는 주파수를 나타내고, ψ1과 ψ2는 각 레이저의 위상을 나타냅니다. 고차항은 일반적으로 광검출기의 대역폭 밖에 있다는 점에 유의하십시오. 비트 노트에 레이저의 위상 정보가 포함되어 있더라도 이 정보는 신호의 인수에 포함되어 있으며 이러한 형식의 피드백 시스템에서 사용하기가 상대적으로 어렵다는 점을 인식하는 것이 중요합니다. 비트 노트에서 위상을 추출하기 위해 위상 검출기를 사용합니다.
Moku:Pro 위상계
믹서와 저역 통과 필터는 대부분의 오프셋 위상 잠금 시스템에 적합하지만 한계가 없는 것은 아닙니다. 우선, 믹서-필터 조합의 범위는 ±π/2로 제한되며 시스템의 위상 출력은 XNUMX에 매우 가까울 때만 선형입니다. 이러한 범위 및 선형성 문제로 인해 변동이 큰 시스템을 처리하기가 어려워지는 경우가 많습니다. Moku:Pro Phasemeter는 위상 고정 루프(PLL)를 위상 검출기로 사용하고 자동 위상 언랩 기능을 제공하여 표준 믹서 유형 위상 검출기의 선형 동적 범위를 확장합니다. PLL은 초기 잠금 획득, 비선형 영향(예: 사이클 미끄러짐) 제거를 지원하고 보다 강력한 잠금을 보장할 수 있습니다.
실험 설정
두 개의 비평면 링 발진기(NPRO) 레이저를 사용하여 Moku:Pro의 Phasemeter 오프셋 위상 잠금 아키텍처를 시연했습니다. 마스터 레이저와 슬레이브 레이저의 빔은 빔 스플리터에 의해 결합되고 그림 1과 같이 포토 다이오드에서 간섭됩니다. 비트 노트는 Moku:Pro의 입력 1에 연결되었습니다. 그런 다음 피드백 신호는 다음의 주파수 컨트롤러에 연결되었습니다. 레이저.
그림 1: 레이저 진동수 오프셋 고정을 위한 기기 설정.
고정 퍼포먼스
자물쇠의 위상 안정성을 평가하기 위해 별도의 위상계가
Moku:Lab 주파수와 위상 드리프트를 시간의 함수로 포착하기 위해 광검출기에 연결되었습니다. 주파수의 진폭 스펙트럼 밀도를 보면 4자리 이상의 안정성 개선이 측정되었으며, 상대 주파수 안정성은 1Hz/√Hz에서 0.1Hz까지 측정되었습니다.
그림 2: 고정 상태, 비고정 상태의 오프셋 비트 음표의 진동수(a) 및 위상(b)
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