معدِّل الصوت البصري: تطبيق في خزانات الذرات الباردة

معدِّل صوتي بصري:التطبيق في خزانات الذرات الباردة

باعتبارها المكون الأساسي لرابط الليزر متعدد الألياف في خزانة الذرة الباردة،معدِّل الصوت البصري للألياف الضوئيةسيوفر ليزرًا عالي القدرة ومستقر التردد لخزانة الذرات الباردة. تمتص الذرات الفوتونات بتردد رنيني v1. ولأن زخم الفوتونات والذرات متعاكس، ستنخفض سرعة الذرات بعد امتصاص الفوتونات، مما يحقق هدف تبريد الذرات. تُحسّن الذرات المبردة بالليزر، بفضل مزاياها، مثل طول وقت السبر، والتخلص من انزياح تردد دوبلر والانحراف الترددي الناتج عن التصادم، وضعف اقتران مجال ضوء الكشف، دقة قياس الأطياف الذرية بشكل كبير، ويمكن تطبيقها على نطاق واسع في الساعات الذرية الباردة، ومقاييس التداخل الذرية الباردة، والملاحة الذرية الباردة، وغيرها من المجالات.

يتكون الجزء الداخلي من مُعدّل الإشارة الصوتية البصرية AOM للألياف الضوئية بشكل أساسي من بلورة صوتية بصرية ومُحدِّد شعاع للألياف الضوئية، إلخ. تؤثر الإشارة المُعدّلة على المُحوِّل الكهروضغطي على شكل إشارة كهربائية (تضمين السعة، أو تضمين الطور، أو تضمين التردد). بتغيير خصائص الإدخال، مثل تردد وسعتها، يتم تحقيق تعديل تردد وسعتها لليزر المُدخل. يُحوِّل المُحوِّل الكهروضغطي الإشارات الكهربائية إلى إشارات فوق صوتية تختلف في نفس النمط بسبب التأثير الكهروضغطي، وينشرها في الوسط الصوتي البصري. بعد تغير معامل الانكسار للوسط الصوتي البصري دوريًا، تتشكل شبكة معامل الانكسار. عندما يمر الليزر عبر مُحدِّد الشعاع ويدخل الوسط الصوتي البصري، يحدث الانعراج. يُطبِّق تردد الضوء المُنعَرِض ترددًا فوق صوتيًا على تردد الليزر المُدخل الأصلي. اضبط موضع مُوَازِي الألياف الضوئية لضمان عمل مُعَدِّل الألياف الضوئية الصوتي البصري بأفضل حالة. في هذه الحالة، يجب أن تُطابق زاوية سقوط شعاع الضوء الساقط شرط حيود براغ، وأن يكون نمط الحيود هو حيود براغ. في هذه الحالة، تُنقل كل طاقة الضوء الساقط تقريبًا إلى ضوء الحيود من الدرجة الأولى.

يُستخدم مُعدّل AOM الصوتي البصري الأول في مقدمة مُضخّم النظام البصري، حيث يُعدّل ضوء الإدخال المستمر من المقدمة بنبضات ضوئية. ثم تدخل النبضات الضوئية المُعدّلة إلى وحدة التضخيم الضوئي للنظام لتضخيم الطاقة. أما المُعدّل الثاني، فيُستخدم لتضخيم الضوء.معدِّل الصوت البصري AOMيُستخدم في الطرف الخلفي للمضخم البصري، ووظيفته هي عزل الضوضاء الأساسية لإشارة النبضة الضوئية التي يُضخّمها النظام. يتم توزيع الحواف الأمامية والخلفية لنبضات الضوء الصادرة عن أول مُعدّل صوتي بصري AOM بشكل متماثل. بعد دخول المُضخّم البصري، ونظرًا لأن كسب المُضخّم للحافة الأمامية للنبضة أعلى من كسب الحافة الخلفية للنبضة، ستظهر نبضات الضوء المُضخّمة ظاهرة تشويه شكل الموجة حيث تتركز الطاقة عند الحافة الأمامية، كما هو موضح في الشكل 3. لتمكين النظام من الحصول على نبضات ضوئية ذات توزيع متماثل عند الحواف الأمامية والخلفية، يحتاج أول مُعدّل صوتي بصري AOM إلى اعتماد التعديل التناظري. تضبط وحدة التحكم في النظام الحافة الصاعدة لأول مُعدّل صوتي بصري AOM لزيادة الحافة الصاعدة للنبضة الضوئية لوحدة الصوت البصري وتعويض عدم انتظام كسب المُضخّم البصري عند الحواف الأمامية والخلفية للنبضة.

لا يقتصر مُضخِّم النظام الضوئي على تضخيم إشارات النبضات الضوئية المفيدة فحسب، بل يُضخِّم أيضًا الضوضاء الأساسية لتسلسل النبضات. لتحقيق نسبة إشارة إلى ضوضاء عالية للنظام، تُعزِّز ميزة نسبة الانطفاء العالية للألياف الضوئيةمعدِّل AOMيُستخدم هذا النظام لخفض الضوضاء الأساسية في الطرف الخلفي للمضخم، مما يضمن مرور نبضات إشارة النظام بفعالية إلى أقصى حد، مع منع دخول الضوضاء الأساسية إلى بوابة النبضات الصوتية البصرية ذات النطاق الزمني. وقد تم اعتماد طريقة التعديل الرقمي، وتُستخدم إشارة مستوى TTL للتحكم في تشغيل وإيقاف وحدة النبضات الصوتية البصرية، وذلك لضمان أن تكون الحافة الصاعدة لنبضة النطاق الزمني لوحدة النبضات الصوتية البصرية هي زمن الصعود المُصمم للمنتج (أي الحد الأدنى لزمن الصعود الذي يمكن للمنتج بلوغه)، ويعتمد عرض النبضة على عرض نبضة إشارة مستوى TTL للنظام.