Acousto-optic modulator: Aplikasyon sa mga cold atom cabinet

Modulator ng akusto-optikoAplikasyon sa mga malamig na kabinet ng atom

Bilang pangunahing bahagi ng all-fiber laser link sa cold atom cabinet, angoptical fiber acousto-optic modulatorMagbibigay ito ng high-power frequency-stabilized laser para sa cold atom cabinet. Sisipsip ng mga atom ang mga photon na may resonant frequency na v1. Dahil kabaligtaran ang momentum ng mga photon at atom, bababa ang bilis ng mga atom pagkatapos masipsip ang mga photon, kaya nakakamit ang layunin ng pagpapalamig ng mga atom. Ang mga laser-cooled atom, kasama ang kanilang mga bentahe tulad ng mahabang probing time, pag-aalis ng Doppler frequency shift at frequency shift na dulot ng banggaan, at mahinang pagkabit ng detection light field, ay makabuluhang nagpapabuti sa tumpak na kakayahan sa pagsukat ng atomic spectra at maaaring malawakang gamitin sa mga cold atomic clocks, cold atomic interferometers, at cold atomic navigation, bukod sa iba pang mga larangan.

Ang loob ng isang optical fiber AOM acousto-optic modulator ay pangunahing binubuo ng isang acousto-optic crystal at isang optical fiber collimator, atbp. Ang modulated signal ay kumikilos sa piezoelectric transducer sa anyo ng isang electrical signal (amplitude modulation, phase modulation o frequency modulation). Sa pamamagitan ng pagbabago ng mga input characteristic tulad ng frequency at amplitude ng input modulated signal, nakakamit ang frequency at amplitude modulation ng input laser. Kino-convert ng piezoelectric transducer ang mga electrical signal sa mga ultrasonic signal na nag-iiba sa parehong pattern dahil sa piezoelectric effect at pinapalaganap ang mga ito sa acousto-optic medium. Matapos magbago ang refractive index ng acousto-optic medium nang pana-panahon, nabubuo ang isang refractive index grating. Kapag ang laser ay dumaan sa fiber collimator at pumasok sa acousto-optic medium, nagaganap ang diffraction. Ang frequency ng diffracted light ay nagpapatong ng ultrasonic frequency sa orihinal na input laser frequency. Ayusin ang posisyon ng optical fiber collimator upang gumana ang optical fiber acoust-optic modulator sa pinakamahusay na estado. Sa oras na ito, ang anggulo ng pagtama ng sinag ng liwanag ay dapat matugunan ang kondisyon ng diffraction ng Bragg, at ang diffraction mode ay dapat na diffraction ng Bragg. Sa oras na ito, halos lahat ng enerhiya ng liwanag na pagtama ay inililipat sa first-order diffraction light.

Ang unang AOM acouto-optic modulator ay ginagamit sa harapang bahagi ng optical amplifier ng sistema, na binabago ang tuluy-tuloy na input light mula sa harapang bahagi gamit ang mga optical pulse. Ang mga modulated optical pulse ay papasok sa optical amplification module ng sistema para sa energy amplification. Ang pangalawaAOM acuto-optic modulatoray ginagamit sa likurang bahagi ng optical amplifier, at ang tungkulin nito ay ihiwalay ang base noise ng optical pulse signal na pinalakas ng sistema. Ang mga harap at likurang gilid ng mga light pulse na inilalabas ng unang AOM acouto-optic modulator ay simetriko ang distribusyon. Pagkatapos makapasok sa optical amplifier, dahil ang gain ng amplifier para sa pulse leading edge ay mas mataas kaysa sa pulse trailing edge, ang mga pinalakas na light pulse ay magpapakita ng waveform distortion phenomenon kung saan ang enerhiya ay nakapokus sa leading edge, tulad ng ipinapakita sa Figure 3. Upang paganahin ang sistema na makakuha ng mga optical pulse na may simetriko ang distribusyon sa harap at likurang gilid, ang unang AOM acouto-optic modulator ay kailangang gumamit ng analog modulation. Inaayos ng system control unit ang rising edge ng unang AOM acouto-optic modulator upang mapataas ang rising edge ng optical pulse ng acoust-optic module at mabawi ang gain non-uniformity ng optical amplifier sa harap at likurang gilid ng pulse.

Hindi lamang pinapalakas ng optical amplifier ng sistema ang mga kapaki-pakinabang na optical pulse signal, kundi pinapalakas din nito ang base noise ng pulse sequence. Upang makamit ang mataas na system signal-to-noise ratio, ang tampok na mataas na extinction ratio ng optical fiber ayModulator ng AOMay ginagamit upang sugpuin ang base noise sa likurang bahagi ng amplifier, tinitiyak na ang mga pulse ng signal ng sistema ay maaaring epektibong dumaan sa pinakamalawak na lawak habang pinipigilan ang base noise na makapasok sa time-domain acousto-optic shutter (time-domain pulse gate). Ginagamit ang digital modulation method, at ang TTL level signal ay ginagamit upang kontrolin ang pag-on at off ng acoust-optic module upang matiyak na ang rising edge ng time-domain pulse ng acoust-optic module ay ang dinisenyong rising time ng produkto (ibig sabihin, ang minimum na rising time na maaaring makuha ng produkto), at ang pulse width ay nakadepende sa pulse width ng system TTL level signal.