مدولاتور آکوستو-اپتیک: کاربرد در کابینت‌های اتم سرد

مدولاتور آکوستیک-اپتیکیکاربرد در کابینت‌های اتم سرد

به عنوان جزء اصلی پیوند لیزر تمام فیبر در کابینت اتم سرد،مدولاتور آکوستو-اپتیک فیبر نوریلیزر پایدار شده با فرکانس توان بالا برای کابینت اتم سرد فراهم خواهد کرد. اتم‌ها فوتون‌هایی با فرکانس رزونانس v1 را جذب خواهند کرد. از آنجایی که تکانه فوتون‌ها و اتم‌ها برعکس است، سرعت اتم‌ها پس از جذب فوتون‌ها کاهش می‌یابد و در نتیجه به هدف خنک‌سازی اتم‌ها دست پیدا می‌کنیم. اتم‌های خنک‌شده با لیزر، با مزایایی مانند زمان کاوش طولانی، حذف تغییر فرکانس داپلر و تغییر فرکانس ناشی از برخورد و کوپلینگ ضعیف میدان نور آشکارساز، قابلیت اندازه‌گیری دقیق طیف‌های اتمی را به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشند و می‌توانند به طور گسترده در ساعت‌های اتمی سرد، تداخل‌سنج‌های اتمی سرد و ناوبری اتمی سرد و سایر زمینه‌ها مورد استفاده قرار گیرند.

بخش داخلی یک مدولاتور آکوستواپتیک فیبر نوری AOM عمدتاً از یک کریستال آکوستواپتیک و یک کولیماتور فیبر نوری و غیره تشکیل شده است. سیگنال مدوله شده به شکل یک سیگنال الکتریکی (مدولاسیون دامنه، مدولاسیون فاز یا مدولاسیون فرکانس) بر روی مبدل پیزوالکتریک عمل می‌کند. با تغییر ویژگی‌های ورودی مانند فرکانس و دامنه سیگنال مدوله شده ورودی، مدولاسیون فرکانس و دامنه لیزر ورودی حاصل می‌شود. مبدل پیزوالکتریک سیگنال‌های الکتریکی را به سیگنال‌های فراصوت تبدیل می‌کند که به دلیل اثر پیزوالکتریک در الگوی یکسانی تغییر می‌کنند و آنها را در محیط آکوستواپتیک منتشر می‌کند. پس از تغییر دوره‌ای ضریب شکست محیط آکوستواپتیک، یک توری ضریب شکست تشکیل می‌شود. هنگامی که لیزر از کولیماتور فیبر عبور می‌کند و وارد محیط آکوستواپتیک می‌شود، پراش رخ می‌دهد. فرکانس نور پراش یافته، یک فرکانس فراصوت را بر فرکانس لیزر ورودی اصلی اعمال می‌کند. موقعیت کولیماتور فیبر نوری را تنظیم کنید تا مدولاتور آکوستیک-اپتیک فیبر نوری در بهترین حالت کار کند. در این زمان، زاویه تابش پرتو نور باید شرط پراش براگ را برآورده کند و حالت پراش باید پراش براگ باشد. در این زمان، تقریباً تمام انرژی نور تابشی به نور پراش مرتبه اول منتقل می‌شود.

اولین مدولاتور آکوتو-اپتیکی AOM در انتهای جلویی تقویت‌کننده نوری سیستم استفاده می‌شود و نور ورودی پیوسته از انتهای جلویی را با پالس‌های نوری مدوله می‌کند. سپس پالس‌های نوری مدوله شده برای تقویت انرژی وارد ماژول تقویت نوری سیستم می‌شوند. دومیمدولاتور آکوتو-اپتیکی AOMدر انتهای پشتی تقویت‌کننده نوری استفاده می‌شود و وظیفه آن ایزوله کردن نویز پایه سیگنال پالس نوری تقویت‌شده توسط سیستم است. لبه‌های جلویی و پشتی پالس‌های نوری خروجی توسط اولین مدولاتور آکوتو-اپتیک AOM به صورت متقارن توزیع شده‌اند. پس از ورود به تقویت‌کننده نوری، به دلیل اینکه بهره تقویت‌کننده برای لبه جلویی پالس بیشتر از لبه پایینی پالس است، پالس‌های نوری تقویت‌شده پدیده اعوجاج شکل موج را نشان می‌دهند که در آن انرژی در لبه جلویی متمرکز می‌شود، همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است. برای اینکه سیستم بتواند پالس‌های نوری با توزیع متقارن در لبه‌های جلویی و پشتی به دست آورد، اولین مدولاتور آکوتو-اپتیک AOM باید مدولاسیون آنالوگ را اتخاذ کند. واحد کنترل سیستم، لبه بالارونده اولین مدولاتور آکوتو-اپتیک AOM را تنظیم می‌کند تا لبه بالارونده پالس نوری ماژول آکوتو-اپتیک را افزایش دهد و عدم یکنواختی بهره تقویت‌کننده نوری را در لبه‌های جلویی و پشتی پالس جبران کند.

تقویت‌کننده نوری سیستم نه تنها سیگنال‌های پالس نوری مفید را تقویت می‌کند، بلکه نویز پایه توالی پالس را نیز تقویت می‌کند. برای دستیابی به نسبت سیگنال به نویز بالای سیستم، نسبت انقراض بالای فیبر نوری از ویژگی‌های آن است.مدولاتور AOMبرای سرکوب نویز پایه در انتهای عقب تقویت‌کننده استفاده می‌شود و تضمین می‌کند که پالس‌های سیگنال سیستم می‌توانند به طور مؤثر تا حد زیادی عبور کنند و در عین حال از ورود نویز پایه به شاتر آکوستواپتیک حوزه زمان (گیت پالس حوزه زمان) جلوگیری شود. روش مدولاسیون دیجیتال اتخاذ شده است و سیگنال سطح TTL برای کنترل روشن و خاموش شدن ماژول آکوستواپتیک استفاده می‌شود تا اطمینان حاصل شود که لبه بالارونده پالس حوزه زمان ماژول آکوستواپتیک، زمان بالارونده طراحی شده برای محصول است (یعنی حداقل زمان بالارونده‌ای که محصول می‌تواند به دست آورد) و پهنای پالس به پهنای پالس سیگنال سطح TTL سیستم بستگی دارد.