Bộ điều biến quang âm: Ứng dụng trong các buồng nguyên tử lạnh

Bộ điều biến quang âmỨng dụng trong tủ nguyên tử lạnh

Là thành phần cốt lõi của liên kết laser toàn sợi quang trong buồng nguyên tử lạnh,bộ điều biến quang âm sợi quangHệ thống sẽ cung cấp laser công suất cao, ổn định tần số cho buồng nguyên tử lạnh. Các nguyên tử sẽ hấp thụ photon có tần số cộng hưởng v1. Do động lượng của photon và nguyên tử ngược chiều nhau, tốc độ của nguyên tử sẽ giảm sau khi hấp thụ photon, từ đó đạt được mục đích làm lạnh nguyên tử. Các nguyên tử được làm lạnh bằng laser, với những ưu điểm như thời gian thăm dò dài, loại bỏ sự dịch chuyển tần số Doppler và dịch chuyển tần số do va chạm, và sự ghép nối yếu của trường ánh sáng phát hiện, giúp cải thiện đáng kể khả năng đo chính xác quang phổ nguyên tử và có thể được ứng dụng rộng rãi trong đồng hồ nguyên tử lạnh, giao thoa kế nguyên tử lạnh và định vị nguyên tử lạnh, cùng nhiều lĩnh vực khác.

Bên trong bộ điều biến quang âm AOM sợi quang chủ yếu bao gồm một tinh thể quang âm và một bộ chuẩn trực sợi quang, v.v. Tín hiệu được điều biến tác động lên bộ chuyển đổi áp điện dưới dạng tín hiệu điện (điều biến biên độ, điều biến pha hoặc điều biến tần số). Bằng cách thay đổi các đặc tính đầu vào như tần số và biên độ của tín hiệu được điều biến đầu vào, người ta có thể đạt được sự điều biến tần số và biên độ của laser đầu vào. Bộ chuyển đổi áp điện chuyển đổi tín hiệu điện thành tín hiệu siêu âm biến đổi theo cùng một quy luật do hiệu ứng áp điện và truyền chúng trong môi trường quang âm. Sau khi chiết suất của môi trường quang âm thay đổi định kỳ, một lưới chiết suất được hình thành. Khi laser đi qua bộ chuẩn trực sợi quang và đi vào môi trường quang âm, hiện tượng nhiễu xạ xảy ra. Tần số của ánh sáng nhiễu xạ chồng lên tần số laser đầu vào ban đầu một tần số siêu âm. Điều chỉnh vị trí của bộ chuẩn trực sợi quang để bộ điều biến âm quang sợi quang hoạt động ở trạng thái tốt nhất. Lúc này, góc tới của chùm tia sáng phải thỏa mãn điều kiện nhiễu xạ Bragg, và chế độ nhiễu xạ phải là nhiễu xạ Bragg. Tại thời điểm này, hầu hết năng lượng của ánh sáng tới được truyền sang ánh sáng nhiễu xạ bậc nhất.

Bộ điều biến quang âm AOM đầu tiên được sử dụng ở đầu vào của bộ khuếch đại quang của hệ thống, điều biến ánh sáng đầu vào liên tục từ đầu vào bằng các xung quang. Các xung quang đã được điều biến sau đó đi vào mô-đun khuếch đại quang của hệ thống để khuếch đại năng lượng. Bộ điều biến thứ hai...bộ điều biến quang âm AOMBộ lọc nhiễu nền được sử dụng ở phía sau bộ khuếch đại quang, chức năng của nó là cách ly nhiễu nền của tín hiệu xung quang được khuếch đại bởi hệ thống. Các cạnh trước và sau của xung ánh sáng do bộ điều biến quang âm AOM đầu tiên tạo ra được phân bố đối xứng. Sau khi đi vào bộ khuếch đại quang, do độ khuếch đại của bộ khuếch đại đối với cạnh trước của xung cao hơn so với cạnh sau của xung, các xung ánh sáng được khuếch đại sẽ thể hiện hiện tượng biến dạng dạng sóng, trong đó năng lượng tập trung ở cạnh trước, như thể hiện trong Hình 3. Để hệ thống thu được các xung quang có phân bố đối xứng ở các cạnh trước và sau, bộ điều biến quang âm AOM đầu tiên cần sử dụng điều chế tương tự. Bộ điều khiển hệ thống điều chỉnh cạnh lên của bộ điều biến quang âm AOM đầu tiên để tăng cạnh lên của xung quang của mô-đun quang âm và bù lại sự không đồng nhất về độ khuếch đại của bộ khuếch đại quang ở các cạnh trước và sau của xung.

Bộ khuếch đại quang của hệ thống không chỉ khuếch đại các tín hiệu xung quang hữu ích mà còn khuếch đại cả nhiễu nền của chuỗi xung. Để đạt được tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu cao cho hệ thống, cần sử dụng đặc tính tỷ lệ triệt tiêu cao của sợi quang.Bộ điều biến AOMPhương pháp này được sử dụng để triệt tiêu nhiễu nền ở đầu ra phía sau của bộ khuếch đại, đảm bảo các xung tín hiệu hệ thống có thể truyền qua hiệu quả nhất có thể đồng thời ngăn nhiễu nền xâm nhập vào màn chắn quang âm miền thời gian (cổng xung miền thời gian). Phương pháp điều chế kỹ thuật số được áp dụng, và tín hiệu mức TTL được sử dụng để điều khiển việc bật và tắt mô-đun quang âm nhằm đảm bảo cạnh lên của xung miền thời gian của mô-đun quang âm là thời gian tăng được thiết kế của sản phẩm (tức là thời gian tăng tối thiểu mà sản phẩm có thể đạt được), và độ rộng xung phụ thuộc vào độ rộng xung của tín hiệu mức TTL của hệ thống.