这次回顾和问答是对我们的网络研讨会的补充，题为 数字 PDH 锁定：激光频率稳定的现代方法我们与 Optica 于 2024 年 10 月 17 日联合举办了此次活动。如果您未能参加现场活动，现在即可注册参加。 按需访问除了网络研讨会总结之外，我们还在下面提供了对部分观众问题的深入解答。
网络研讨会回顾
本次网络研讨会分为三个部分。第一部分，我们探讨了激光器稳定的动机和方法，以及其应用。我们还分享了将激光器锁定到光学参考腔的不同技术，包括边缘侧锁定、抖动锁定和 Pound-Drever-Hall (PDH) 激光锁定，并分析了每种技术的优缺点。第二部分，我们深入讲解了激光锁定的物理原理。我们探讨了信号处理方面的主题，例如相位调制、I/Q 信号和腔动力学，并借助图形辅助工具来可视化 PDH 误差信号的生成过程。在最后一部分，我们现场演示了基于 FPGA 的 Moku 系统。 激光锁频/稳频器 作为一体化激光稳定工具。我们使用模拟激光锁定装置 多仪器并行模式 完全 Moku:Pro，用 Moku 波形发生器 作为频率源和 Moku 数字滤波器 作为参考腔。我们使用PDH方法建立了伪腔的锁定。
观众提问
经典 PDH 设置中可以使用传输或反射 PD 吗？哪种 PD 更适合 PDH 锁定？
虽然理论上可以使用腔体透射进行PDH锁定，但这会抵消该技术的许多优势。PDH技术的主要优势之一是调制频率可以远大于腔体线宽。这会产生两个远离腔体谐振频率且几乎完全被反射镜反射的边带。这些边带随后与原始信号混合，本质上起到跟踪中心频率的参考信号的作用。在透射模式下，这些边带不会穿过腔体，因此无法用于与载波频率混合。要在透射模式下使用PDH技术，可以降低调制频率以使边带频率位于腔体线宽之内。然而，这会严重限制激光锁定的响应范围和速度，并且如果激光频率偏离预期值过大，该技术可能会失效。如果您的激光器相对安静且抖动较小，则透射PDH锁定可能就足够了。对于大多数商用激光器而言，使用反射功率进行锁定可能是更有效的选择。
您可以通过脚本或界面同时运行多个仪器吗？与 Moku:Pro 相比，使用 Moku:Go 进行激光锁定有哪些限制？
是的，Moku 支持 多仪器并行模式，允许用户对 FPGA 进行分区，并放置最多四个（ Moku:Pro）或两个（ Moku:Lab 和 Moku:Go) 仪器并排放置。多仪器模式可以通过 Moku 软件界面（见图 1）或任何 APIs 可用于其他软件平台（例如 Python）。可以同时配置不同仪器的设置和多窗口查看。
图 1：在 Moku:Pro 上，激光锁定盒占用一个仪器插槽。但是，不同 Moku 硬件型号之间存在一些重要的区别。虽然 激光锁频/稳频器 可在 Moku:Lab 和 Moku:Go 上使用，但无法在多仪器模式下使用，必须作为独立仪器运行。在 Moku:Pro 上，激光锁盒可以部署在四个仪器插槽之一中。Moku:Go 体积更小，输入带宽更低（30 MHz），但对于许多锁定配置以及通过 PID 控制器监控控制回路来说仍然足够。要了解更多信息，请查看我们的 项目案例研究 以布里斯托大学的研究成果为特色。参见 产品规格 针对 Moku:Pro 和 Moku:Go 确定哪种设备适合您的需求。
您可以使用 Moku 评估激光的质量吗，例如 RIN 测量？
RIN 代表相对强度噪声测量，这是一种通过绘制功率波动（相对于平均输出功率）作为频率函数来评估激光质量的技术。Moku 频谱分析仪 可以采用类似于图 2 中的配置来测量 RIN。首先，被测激光器发射光束，该光束通常会被严重衰减，以免使探测器不堪重负。光接收器发射与输入激光功率成比例的电压。为了确保信号功率超过频谱分析仪的本底噪声，光接收器电流首先通过低噪声放大器。频谱分析仪执行功率谱密度 (PSD) 测量，该测量测量激光功率在频率分量中的分布。收集后，可以通过平均激光功率对信号进行归一化，以获得 RIN 数据。
图 2：使用 Moku 频谱分析仪进行相对强度噪声测量。
PID 控制有没有什么技巧可以更好地锁定？
不同实验所需的PID参数差异巨大，因此没有标准的PID参数优化流程。一些算法，例如齐格勒-尼科尔斯方法，可以帮助实现自动化。近年来，神经网络因其在控制闭环反馈回路方面的潜力而备受关注。我们很乐意提供一些通用技巧。通常，在噪声较大的频率（通常是低频）处，应尽可能提高增益；而在传感噪声占主导地位的频率（通常是高频）处，应尽可能降低增益。单位增益则出现在中频，而这部分频率的稳定性必须格外注意。感谢您观看我们的网络研讨会。期待再次与您相见。如需更多精彩演示，请访问我们的[网站地址]。 网络研讨会页面 来点播观看。
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