Modulador acustoópticoAplicación en cabinas de átomos fríos
Como componente central del enlace láser de fibra óptica en el gabinete de átomos fríos, elmodulador acustoóptico de fibra ópticaSe proporcionará un láser de alta potencia y frecuencia estabilizada para el gabinete de átomos fríos. Los átomos absorberán fotones con una frecuencia de resonancia 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 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 capacidad de medición precisa 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 acustoóptico (AOM) de fibra óptica consta 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 siguiendo el mismo patrón debido al efecto piezoeléctrico y las propaga en el medio acustoóptico. Tras el cambio periódico del índice de refracción del medio acustoóptico, se forma una red de difracción. Cuando el láser atraviesa el colimador de fibra y entra en el medio acustoóptico, se produce la difracción. La frecuencia de la luz difractada superpone una frecuencia ultrasónica a la frecuencia original del láser de entrada. Ajuste la posición del colimador de fibra óptica para que el modulador acustoóptico de fibra óptica funcione en óptimas condiciones. En este caso, el ángulo de incidencia del haz de luz incidente debe cumplir la condición de difracción de Bragg, y el modo de difracción debe ser la difracción de Bragg. De esta forma, 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 proveniente de la entrada con pulsos ópticos. Los pulsos ópticos modulados luego ingresan al módulo de amplificación óptica del sistema para la amplificación de energía. El segundoModulador acustoóptico AOMSe utiliza en la parte posterior del amplificador óptico y su función es aislar el ruido de base 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 la del flanco de bajada, los pulsos de luz amplificados mostrarán un fenómeno de distorsión de la forma de onda donde la energía se concentra en el flanco de subida, como se muestra en la Figura 3. Para que el sistema pueda obtener pulsos ópticos con una distribución simétrica en los flancos de subida y bajada, el primer modulador acustoóptico AOM debe adoptar la 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 ganancia del amplificador óptico en los flancos de subida y bajada del pulso.
El amplificador óptico del sistema no solo amplifica las señales de pulso óptico útiles, sino que también amplifica el ruido de fondo de la secuencia de pulsos. Para lograr una alta relación señal-ruido del sistema, se requiere la característica de alta relación de extinción de la fibra óptica.modulador AOMSe utiliza para suprimir el ruido de fondo en la parte posterior del amplificador, asegurando que los pulsos de la señal del sistema puedan pasar eficazmente en la mayor medida posible, al tiempo que se evita que el ruido de fondo entre en el obturador acustoóptico en el dominio del tiempo (puerta de pulso en el dominio del tiempo). Se adopta el método de modulación digital y se utiliza la señal de nivel TTL para controlar el encendido y apagado del módulo acustoóptico, asegurando que el flanco ascendente del pulso en el dominio del tiempo del módulo acustoóptico sea el tiempo de subida diseñado para el producto (es decir, el tiempo de subida mínimo que el producto puede obtener), y el ancho del pulso depende del ancho del pulso de la señal de nivel TTL del sistema.
Fecha de publicación: 1 de julio de 2025