Modulador acústico-óptico: Aplicación en cabinas de átomos fríos
Como componente central del enlace láser de fibra en el gabinete de átomos fríos, elmodulador acústico-óptico de fibra ópticaProporcionará un láser de alta potencia con estabilización de frecuencia para el gabinete de átomos fríos. Los átomos absorberán fotones con una frecuencia de resonancia de v1. Dado que el momento de los fotones y los átomos es opuesto, la velocidad de los átomos disminuirá tras la absorción de fotones, logrando así el objetivo de enfriar los átomos. Los átomos enfriados por láser, con ventajas como un largo tiempo de sondeo, la eliminación del desplazamiento de frecuencia Doppler y el desplazamiento de frecuencia causado por colisión, y un acoplamiento débil del campo de luz de detección, mejoran significativamente la precisión de la medición de los 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 acústico-óptico AOM de fibra óptica consiste principalmente en un cristal acústico-óptico y un colimador de fibra óptica, etc. La señal modulada actúa sobre el transductor piezoeléctrico en forma de una señal eléctrica (modulación de amplitud, modulación de fase o modulación de frecuencia). Al cambiar las características de entrada tales como la frecuencia y amplitud de la señal modulada de entrada, se logra la modulación de frecuencia y amplitud del láser de entrada. El transductor piezoeléctrico convierte señales eléctricas en señales ultrasónicas que varían en el mismo patrón debido al efecto piezoeléctrico y las propaga en el medio acústico-óptico. Después de que el índice de refracción del medio acústico-óptico cambia periódicamente, se forma una rejilla de índice de refracción. Cuando el láser pasa a través del colimador de fibra y entra en el medio acústico-óptico, ocurre la difracción. La frecuencia de la luz difractada superpone una frecuencia ultrasónica en la frecuencia del láser de entrada original. Ajuste la posición del colimador de fibra óptica para optimizar el funcionamiento del modulador acústico-óptico. En este punto, el ángulo de incidencia del haz de luz debe cumplir la condición de difracción de Bragg y el modo de difracción debe ser Bragg. En este punto, casi toda la energía de la luz incidente se transfiere a la luz de difracción de primer orden.
El primer modulador acusto-óptico AOM se utiliza en la parte frontal del amplificador óptico del sistema, modulando la luz de entrada continua desde la parte frontal con pulsos ópticos. Los pulsos ópticos modulados entran al módulo de amplificación óptica del sistema para la amplificación de energía. El segundo...Modulador acusto-óptico AOMSe utiliza en la parte trasera del amplificador óptico y su función es aislar el ruido de base de la señal de pulso óptico amplificada por el sistema. Los flancos frontal y posterior de los pulsos de luz emitidos por el primer modulador acústico-óptico AOM se distribuyen simétricamente. Tras entrar en el amplificador óptico, debido a que la ganancia del amplificador para el flanco de entrada del pulso es mayor que la del flanco de salida, los pulsos de luz amplificados presentan un fenómeno de distorsión de la forma de onda donde la energía se concentra en el flanco de entrada, como se muestra en la Figura 3. Para que el sistema obtenga pulsos ópticos con una distribución simétrica en los flancos frontal y posterior, el primer modulador acústico-óptico AOM debe adoptar modulación analógica. La unidad de control del sistema ajusta el flanco ascendente del primer modulador acústico-óptico AOM para aumentar el flanco ascendente del pulso óptico del módulo acústico-óptico y compensar la falta de uniformidad de ganancia del amplificador óptico en los flancos frontal y posterior del pulso.
El amplificador óptico del sistema no solo amplifica las señales de pulso óptico útiles, sino también el ruido base de la secuencia de pulsos. Para lograr una alta relación señal-ruido del sistema, la fibra óptica cuenta con una alta relación de extinción.Modulador AOMSe utiliza para suprimir el ruido de base en la parte trasera del amplificador, garantizando así el máximo flujo de los pulsos de señal del sistema, a la vez que se evita que el ruido de base entre en el obturador acústico-óptico temporal (puerta de pulsos temporal). Se adopta el método de modulación digital y la señal de nivel TTL controla el encendido y apagado del módulo acústico-óptico para garantizar que el flanco ascendente del pulso temporal del módulo acústico-óptico coincida con el tiempo de ascenso diseñado para el producto (es decir, el tiempo de ascenso mínimo que el producto puede alcanzar), y que la anchura del pulso dependa de la anchura de pulso de la señal de nivel TTL del sistema.
Hora de publicación: 01-jul-2025