Modulador acustoópticoAplicación en armarios de átomos fríos
Como componente central del enlace láser de fibra óptica en el gabinete de átomos fríos, elmodulador acustoóptico de fibra ópticaProporcionará un láser de alta potencia y frecuencia estabilizada para la cámara de átomos fríos. Los átomos absorberán fotones con una frecuencia resonante de v1. Dado que el momento de los fotones y el de los átomos es opuesto, la velocidad de los átomos disminuirá tras la absorción de fotones, logrando así su enfriamiento. Los átomos enfriados por láser, con ventajas como un tiempo de sondeo prolongado, la eliminación del desplazamiento de frecuencia Doppler y el desplazamiento de frecuencia causado por colisiones, y un acoplamiento débil del campo de luz de detección, mejoran significativamente la precisión de la medición de espectros atómicos y pueden aplicarse ampliamente en relojes atómicos fríos, interferómetros atómicos fríos y navegación atómica fría, entre otros campos.
El interior de un modulador acustoóptico (AOM) de fibra óptica se compone principalmente de un cristal acustoóptico y un colimador de fibra óptica, entre otros componentes. La señal modulada actúa sobre el transductor piezoeléctrico en forma de señal eléctrica (modulación de amplitud, modulación de fase o modulación de frecuencia). Al modificar las características de entrada, como la frecuencia y la amplitud de la señal modulada, se logra la modulación de frecuencia y amplitud del láser de entrada. El transductor piezoeléctrico convierte las señales eléctricas en señales ultrasónicas que varían según el mismo patrón debido al efecto piezoeléctrico y las propaga en el medio acustoóptico. Tras la variación periódica del índice de refracción del medio acustoóptico, se forma una rejilla de difracción. Cuando el láser atraviesa el colimador de fibra e incide en el medio acustoóptico, se produce difracción. La frecuencia de la luz difractada se superpone a la frecuencia original del láser de entrada, generando una frecuencia ultrasónica. Ajuste la posición del colimador de fibra óptica para que el modulador acustoóptico de fibra óptica funcione en su estado óptimo. En este estado, el ángulo de incidencia del haz de luz debe cumplir la condición de difracción de Bragg, y el modo de difracción debe ser de Bragg. De esta manera, casi toda la energía de la luz incidente se transfiere a la luz difractada de primer orden.
El primer modulador acustoóptico AOM se utiliza en la entrada del amplificador óptico del sistema, modulando la luz de entrada continua mediante pulsos ópticos. Estos pulsos modulados entran entonces en el módulo de amplificación óptica del sistema para su amplificación de energía. El segundomodulador acustoóptico AOMSe utiliza en la parte posterior del amplificador óptico y su función es aislar el ruido de fondo de la señal de pulso óptico amplificada por el sistema. Los flancos de subida y bajada de los pulsos de luz emitidos por el primer modulador acustoóptico (AOM) se distribuyen simétricamente. Tras entrar en el amplificador óptico, debido a que la ganancia del amplificador para el flanco de subida del pulso es mayor que para el flanco de bajada, los pulsos de luz amplificados presentan una distorsión de la forma de onda, concentrándose la energía en el flanco de subida, como se muestra en la Figura 3. Para que el sistema obtenga pulsos ópticos con una distribución simétrica en los flancos de subida y bajada, el primer modulador acustoóptico (AOM) debe emplear modulación analógica. La unidad de control del sistema ajusta el flanco de subida del primer modulador acustoóptico (AOM) para aumentar el flanco de subida del pulso óptico del módulo acustoóptico y compensar la falta de uniformidad de la ganancia del amplificador óptico en los flancos de subida y bajada del pulso.
El amplificador óptico del sistema no solo amplifica las señales de pulsos ópticos útiles, sino también el ruido de fondo de la secuencia de pulsos. Para lograr una alta relación señal/ruido del sistema, se aprovecha la alta relación de extinción de la fibra óptica.modulador AOMSe utiliza para suprimir el ruido de fondo en la parte posterior del amplificador, lo que garantiza que los pulsos de la señal del sistema se transmitan con la mayor eficacia posible, evitando al mismo tiempo que el ruido de fondo incida en el obturador acustoóptico de dominio temporal (puerta de pulsos de dominio temporal). Se emplea el método de modulación digital y se utiliza una señal de nivel TTL para controlar el encendido y apagado del módulo acustoóptico. Esto asegura que el flanco de subida del pulso de dominio temporal del módulo acustoóptico corresponda al tiempo de subida de diseño del producto (es decir, el tiempo de subida mínimo que puede alcanzar), y que el ancho del pulso dependa del ancho del pulso de la señal de nivel TTL del sistema.
Fecha de publicación: 1 de julio de 2025