Modulatore acusto-otticoApplicazione in armadi ad atomi freddi
Come componente centrale del collegamento laser interamente in fibra nell'armadio degli atomi freddi, ilmodulatore acusto-ottico a fibra otticaIl sistema fornirà un laser ad alta potenza a frequenza stabilizzata per l'armadio degli atomi freddi. Gli atomi assorbiranno fotoni con una frequenza di risonanza v1. Poiché la quantità di moto dei fotoni e degli atomi è opposta, la velocità degli atomi diminuirà dopo l'assorbimento dei fotoni, raggiungendo così lo scopo del raffreddamento degli atomi. Gli atomi raffreddati a laser, con i loro vantaggi quali tempi di sondaggio lunghi, eliminazione dello spostamento di frequenza Doppler e dello spostamento di frequenza causato da collisioni e accoppiamento debole del campo luminoso di rilevamento, migliorano significativamente la capacità di misurazione precisa degli spettri atomici e possono essere ampiamente applicati in orologi atomici freddi, interferometri atomici freddi e navigazione atomica fredda, tra gli altri campi.
L'interno di un modulatore acusto-ottico a fibra ottica (AOM) è costituito principalmente da un cristallo acusto-ottico e da un collimatore a fibra ottica, ecc. Il segnale modulato agisce sul trasduttore piezoelettrico sotto forma di segnale elettrico (modulazione di ampiezza, modulazione di fase o modulazione di frequenza). Modificando le caratteristiche di ingresso, come la frequenza e l'ampiezza del segnale modulato in ingresso, si ottiene la modulazione di frequenza e di ampiezza del laser in ingresso. Il trasduttore piezoelettrico converte i segnali elettrici in segnali ultrasonici che variano secondo uno schema preciso grazie all'effetto piezoelettrico e li propaga nel mezzo acusto-ottico. Dopo che l'indice di rifrazione del mezzo acusto-ottico varia periodicamente, si forma un reticolo di diffrazione. Quando il laser attraversa il collimatore a fibra ed entra nel mezzo acusto-ottico, si verifica la diffrazione. La frequenza della luce diffratta sovrappone una frequenza ultrasonica alla frequenza originale del laser in ingresso. Regolare la posizione del collimatore a fibra ottica per far funzionare il modulatore acusto-ottico a fibra ottica nelle condizioni ottimali. In questa fase, l'angolo di incidenza del fascio luminoso incidente deve soddisfare la condizione di diffrazione di Bragg e la modalità di diffrazione deve essere di Bragg. In queste condizioni, quasi tutta l'energia della luce incidente viene trasferita alla luce diffratta di primo ordine.
Il primo modulatore acusto-ottico AOM viene utilizzato all'estremità anteriore dell'amplificatore ottico del sistema, modulando la luce continua in ingresso dall'estremità anteriore con impulsi ottici. Gli impulsi ottici modulati entrano quindi nel modulo di amplificazione ottica del sistema per l'amplificazione dell'energia. Il secondoModulatore acustico-ottico AOMViene utilizzato nella parte finale dell'amplificatore ottico e la sua funzione è quella di isolare il rumore di fondo del segnale a impulsi ottici amplificato dal sistema. I fronti di salita e di discesa degli impulsi luminosi in uscita dal primo modulatore acusto-ottico AOM sono distribuiti simmetricamente. Dopo essere entrati nell'amplificatore ottico, poiché il guadagno dell'amplificatore per il fronte di salita dell'impulso è maggiore di quello per il fronte di discesa, gli impulsi luminosi amplificati mostreranno un fenomeno di distorsione della forma d'onda in cui l'energia è concentrata sul fronte di salita, come mostrato in Figura 3. Per consentire al sistema di ottenere impulsi ottici con distribuzione simmetrica sui fronti di salita e di discesa, il primo modulatore acusto-ottico AOM deve adottare la modulazione analogica. L'unità di controllo del sistema regola il fronte di salita del primo modulatore acusto-ottico AOM per aumentare il fronte di salita dell'impulso ottico del modulo acusto-ottico e compensare la non uniformità del guadagno dell'amplificatore ottico sui fronti di salita e di discesa dell'impulso.
L'amplificatore ottico del sistema non solo amplifica i segnali utili degli impulsi ottici, ma amplifica anche il rumore di base della sequenza di impulsi. Per ottenere un elevato rapporto segnale/rumore del sistema, si sfrutta l'elevata caratteristica del rapporto di estinzione della fibra ottica.Modulatore AOMViene utilizzato per sopprimere il rumore di fondo nella parte posteriore dell'amplificatore, garantendo che gli impulsi del segnale di sistema possano passare efficacemente nella massima misura possibile, impedendo al contempo che il rumore di fondo entri nell'otturatore acusto-ottico nel dominio del tempo (gate a impulsi nel dominio del tempo). Viene adottato il metodo di modulazione digitale e il segnale di livello TTL viene utilizzato per controllare l'accensione e lo spegnimento del modulo acusto-ottico, in modo da garantire che il fronte di salita dell'impulso nel dominio del tempo del modulo acusto-ottico corrisponda al tempo di salita progettato per il prodotto (ovvero, il tempo di salita minimo ottenibile dal prodotto), e la larghezza dell'impulso dipende dalla larghezza dell'impulso del segnale di livello TTL del sistema.
Data di pubblicazione: 1 luglio 2025