Exail(原Ixblue)发布了新的PDH电光调制器

相位调制器
在许多应用中,人们需要抑制激光器噪声和稳定其工作波长,众所周知的应用包括引力波探测(参见2017年诺贝尔物理学奖ligo项目),以及原子物理、光学频率梳和量子计算中的量子态光谱探测。最常见的主动激光稳频技术之一是pound-drever-hall技术,该技术将激光的发射频率锁定在稳定、高精细度的谐振腔中。这项技术以robert pound, ronald drever and john l.hall而命名。pdh技术最早在1983年的《applied physics b》杂志上发表,“laser phase and frequency stabilization using an optical resonator”。根据路透社2017年的报道,这篇论文被引用了2000多次。
“pdh方案具有难以置信的可靠性,真正成为了主流的锁定机制。今天,这么多年过去了,我们仍在用它来尝试制造线宽为几mhz的超稳定激光器”。jun ye博士,nist。
“pdh技术是一种非常智慧和可靠的方法,以非常干净的方式获得error误差信号。还有其他一些各具特色的技术,但老实说,pdh技术绝对是迄今为止最可靠的”。pr sylvain gigan, laboratoire kastler brossel.
pdh技术使用常见的光学外差光谱和射频电子学方法,用标准具或法布里-珀罗f-p腔测量激光器的频率,并将测量结果反馈给激光器,以抑制激光器的频率偏差。其优点包括响应时间可能比腔的响应时间更快。
选择适合的调制器给pdh应用
下图给出了pdh设置的示例。当激光器的频率与腔的fsr(整数倍)完全匹配时,反射光和漏光具有相同的振幅,并且相位差180°。因此两束光相互干扰,反射光消失。
考虑到感兴趣的激光源的窄线宽和所需的调制深度,ixblue开发了一系列用于实现pdh技术的优化型相位调制器。
与任何其他相位调制器相比,我们可以区分ln-0.1系列的优点:
 适应低频:直流耦合至200 mhz调制频率
 专用于给定的波长范围。
 极低的驱动电压vπ.
 低插入损耗(lil选项)。
 高输入阻抗,提高调制效率。
 nir版本的高偏振消光比(per)。
 低剩余幅度调制(residual amplitude modulation-ram)专利设计(ep3009879a1)
低频相位调制器的现实优势
为光通信应用而设计和开发的普通高速(ghz)电光调制器在射频线的末端具有50欧姆负载电阻终端,以减少射频电反射。当在低频率下工作时,这种高速相位调制器在射频微波线路中有过高的电流,这导致焦耳效应的局部加热。当频率变得较低并且与热效应的时间常数相当时,热循环和散热就成了一个问题。因此,在加热和冷却过程中,电极、波导的物理特性会发生变化。
ixblue的ln-0.1相位调制器采用高输入阻抗负载(10kω)抑制热效应或电极线开路(1 mω)的设计,pdh测试能证明这种调制器可在温度变化时,性能稳定在一个大的温度范围内(-40℃到+85°c)
左图: 50hz信号时明显有热效应,上面曲线为射频电信号,下面为光信号。
右图: 50khz信号时无热效应,上面曲线为射频电信号,下面为光信号。
当用电光调制器实现pdh技术时,在环境扰动期间引起误差信号的畸变和非预期的频率偏移时ram总会出现的。当系统的不稳定性逐渐降低到极低水平时,抑制或减轻ram引起的频率不稳定性就变得越来越重要。ixblue为pdh设计并优化了专用于减小ram的低频相位调制器。ram可以通过在调制器注入一个直流电压而降低,该电压对应于铌酸锂波导一个整体的负折射率变化。一个5-15v直流电压足以将ram降低>10 db。ln-0.1系列内部嵌入高阻抗射频负载终端,不会被直流信号所损坏。


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