음향광학 변조기: 저온 원자 캐비닛에서의 응용

음향광학 변조기: 저온 원자 캐비닛에서의 응용

저온 원자 보관함의 전광섬유 레이저 링크의 핵심 구성 요소로서,광섬유 음향광학 변조기본 연구에서는 고출력 주파수 안정화 레이저를 이용하여 저온 원자 캐비닛에 에너지를 공급합니다. 원자는 공명 주파수 v1을 갖는 광자를 흡수합니다. 광자와 원자의 운동량은 반대 방향이므로, 원자는 광자를 흡수한 후 속도가 감소하여 원자 냉각이 이루어집니다. 레이저 냉각 원자는 긴 측정 시간, 도플러 효과 및 충돌로 인한 주파수 편이 제거, 검출광장의 약한 결합 등의 장점을 통해 원자 스펙트럼의 정밀 측정 능력을 크게 향상시키며, 저온 원자 시계, 저온 원자 간섭계, 저온 원자 항법 등 다양한 분야에 적용될 수 있습니다.

광섬유 AOM 음향광학 변조기의 내부는 주로 음향광학 결정과 광섬유 콜리메이터 등으로 구성됩니다. 변조된 신호는 전기 신호(진폭 변조, 위상 변조 또는 주파수 변조) 형태로 압전 변환기에 작용합니다. 입력 변조 신호의 주파수 및 진폭과 같은 입력 특성을 변경함으로써 입력 레이저의 주파수 및 진폭 변조가 이루어집니다. 압전 변환기는 전기 신호를 압전 효과에 의해 동일한 패턴으로 변화하는 초음파 신호로 변환하여 음향광학 매질 내에서 전파합니다. 음향광학 매질의 굴절률이 주기적으로 변화하면서 굴절률 격자가 형성됩니다. 레이저가 광섬유 콜리메이터를 통과하여 음향광학 매질에 진입하면 회절이 발생합니다. 회절된 빛의 주파수는 원래 입력 레이저 주파수에 초음파 주파수를 중첩시킵니다. 광섬유 콜리메이터의 위치를 ​​조정하여 광섬유 음향광학 변조기가 최적의 상태로 작동하도록 합니다. 이때 입사광선의 입사각은 브래그 회절 조건을 만족해야 하며, 회절 모드 또한 브래그 회절이어야 합니다. 이 경우 입사광 에너지의 거의 대부분이 1차 회절광으로 전달됩니다.

첫 번째 AOM(무자극광 변조기)은 시스템 광 증폭기의 프런트 엔드에 사용되어 프런트 엔드에서 들어오는 연속 입력광을 광 펄스로 변조합니다. 변조된 광 펄스는 에너지 증폭을 위해 시스템의 광 증폭 모듈로 들어갑니다. 두 번째AOM 음향광학 변조기이 회로는 광 증폭기 후단에 사용되며, 시스템에서 증폭된 광 펄스 신호의 기본 잡음을 제거하는 기능을 합니다. 첫 번째 AOM(음향광 변조기)에서 출력되는 광 펄스의 전면과 후면은 대칭적으로 분포되어 있습니다. 광 증폭기에 입력된 후, 펄스의 선행 에지에 대한 증폭기 이득이 후행 에지에 대한 이득보다 높기 때문에, 증폭된 광 펄스는 그림 3에서와 같이 에너지가 선행 에지에 집중되는 파형 왜곡 현상을 나타냅니다. 시스템이 전면과 후면 에지가 대칭적으로 분포된 광 펄스를 얻을 수 있도록, 첫 번째 AOM(음향광 변조기)은 아날로그 변조 방식을 채택해야 합니다. 시스템 제어 장치는 첫 번째 AOM(음향광 변조기)의 상승 에지를 조정하여 음향광 모듈의 광 펄스 상승 에지를 증가시키고, 펄스의 전면과 후면 에지에서 광 증폭기의 이득 불균일성을 보상합니다.

시스템의 광 증폭기는 유용한 광 펄스 신호뿐만 아니라 펄스 시퀀스의 기본 잡음도 증폭합니다. 높은 시스템 신호 대 잡음비를 달성하기 위해 광섬유의 높은 소멸비 특성이 중요합니다.AOM 변조기이 회로는 증폭기 후단의 베이스 노이즈를 억제하는 데 사용되어 시스템 신호 펄스가 최대한 효과적으로 통과하도록 하면서 베이스 노이즈가 시간 영역 음향광학 셔터(시간 영역 펄스 게이트)로 유입되는 것을 방지합니다. 디지털 변조 방식을 채택하고 TTL 레벨 신호를 사용하여 음향광학 모듈의 온/오프를 제어함으로써 음향광학 모듈의 시간 영역 펄스 상승 에지가 제품의 설계 상승 시간(즉, 제품이 얻을 수 있는 최소 상승 시간)이 되도록 하며, 펄스 폭은 시스템 TTL 레벨 신호의 펄스 폭에 따라 달라집니다.