Thorlabs PZT datasheet.
Reference: PC4QR

The optical spectrum of the GHz oscillator: FWHM ~ 4nm

M1 and M2 at 5.1085mm and M3 and M4 at -2.9mm

The NF_inj was calibrated with the USB microscope (1.4um/pixel on microscope image). The 5th ring of the lens is about 1.89 mm in diameter.

NF_inj: acA1920-40gm
    pixel size (real): 5.86um
    Magnification = 1.54
    pixel size (image): 9um

After check a mistake has been found on the magnification. This seems to be the good calibration (feel free to cross check). The projection of the 2mm hex is attached

the calibration are :

NF_Refl: acA1920-40gm
    pixel size (real): 5.86um
    Magnification = 1.71
    pixel size (image): 10um
    image donne on input plan mirror M1 (accuracy about few mm)

NF_Trans: acA1920-40gm
    pixel size (real): 5.86um
    Magnification = 0.68
    pixel size (image): 4um
    image donne on output plan mirror M2 (accuracy about few mm)

The NF_inj was calibrated with the USB microscope (1.4um/pixel on microscope image). The 5th ring of the lens is about 1.89 mm in diameter.

NF_inj: acA1920-40gm
    pixel size (real): 5.86um
    Magnification = 1.54
    pixel size (image): 9um

Manip 10/12/2021
Après recherche de la résonnance principale
    - MCS miroirs plan à 5.110250mm (en derive vers les negatifs)
    - pic transmission à 5V
    - couplage ~7%

Décalage du spot (très faible, à peine visible à la camera NF_refl)
    - grosse perte en transmission ==> alignement OK

Grossissement du spot
    * début taille_sigma à 0.220mm (calibration NF_Refl)
    * nouvelle position en éloignant la lentille 1 taille à 0.300mm ==> max transmission ~3V, 
        - Walk en vertical ==> pas d'amélioration et dégradation.
        - Divergent en entrée de cavité (test à la carte)
    * En rapprochant la lentille 1 passage pas le minimum de taille vers 0.190 mm
    * Depassement du minimum. Taille faisceau 0.317 mm (0.380 mm sur y) ==> max transmission ~2.5V,
        - Walk en vertical ==> pas d'amélioration et dégradation.
        - divergence pas apréciable
    * On se met au minimum de taille sur la caméra. Taille faisceau 0.178 mm (0.170mm sur y) ==> max transmission ~5.3V
        - Couplage 25% max (beaucoup de fluctuations).
        - Gros décalage vertical (~ 1 sigma) ne provoque pas une baisse du transmis.
        - Décalage horizontal sensible.
       

Après mangé Ronic a "lockée" la cavité. Le gain de la photodiode en transmission a été changé et la tension sur la résonnance principale est d'environ 600 - 800 mV

deux images ont été faites en entrée de cavité à environ 18 cm du splitter pour la camera de test afin d'être à peu près à une distance équivalente du miroir d'injection M1.

Matin :

moteurs :
M1, M2 (plans): 5.110500m
M3, M4 (sphériques): -2.900000m

- Optimization de la première L/2 (en sortie tangor), le flux est maximisé en sortie du combiner.
    * mesure sortie Tangor (Power meter de puissance) : 85 + 90 mW
    * mesure sortie Tangor (Power meter PH100-Si-HA-OD1 "226316" + OD2) : 4.11mW
    * mesure avant combiner, entre miroirs de replis Newfocus (Power meter + OD2) : 3.53mW
    * mesure après pick-off (injection cavité) (Power meter + OD2) : 2.93mW

- Optimization du couplage avec la polarisation :
    * modification de la polarisation injecté dans la cavité
    * optimisation du flux reçu sur la photodiode en réflection
    * mesure du couplage.
    ** Optimum trouvé à 15% de couplage (en scan 5Hz, 0-10V)
    Position des lambdas :
    - L/2 en injection : 333°
    - L/4 en injection : 48°
    - L/2 en réflection : 225°
    - L/4 en réflection : 54°

- Déplacement de la photodiode en transmission. 
    * Réglage de l'iris au niveau de la photodiode : Iris ouvert PV résonance 31 mV, Iris fermée 25 mV

- Lock de la cavité.
    * transmission : 2.65V (60dB)
    * reflection : 16.5% de couplage
    * mesure devant la caméra en transmission (Power meter PH100-Si-HA-OD1 "226316" + OD2) : 0.635 uW
    * image (P.J) sauvegardé bin

Après-midi :
    * Optimisation de l'alignement en injection pour avoir le plus de puissance en transmission
    * Optimisation (vérification) de la polarisation pour avoir le plus de couplage.
    * tension photoDiode en réflexion (50 Ohm) : max à 136 mV (couplage 20%)
    * tension Photodiode transmission PDA100A-EC(50 ohm) : max à 3.6 V (60 dB de gain)

- Passage à 50 W en sortie de TANGOR.
    * Vérificaton de l'alignement pour avoir le plus de puissance en transmission.
    * Vérification de la polarisation pour avoir le plus de couplage.
    * tension Photodiode transmission PDA100A-EC(50 ohm) : max à 4.9 V (40 dB de gain)
    * Changement de la polarisation sur la ligne de réflexion (uniquement la lambda/4) pour ne pas saturer la photodiode.
    * tension photoDiode en réflexion (50 Ohm) : max à 136 mV (couplage 12%)
    * Références caméras :
        > NF_refl : x0 = 11.9 mm; y0 = 8.65 mm; sigma_x = 0.185 mm; sigma_y = 0.167 mm.
        > FF_refl : x0 = 2.44 mm; y0 = 0.61 mm; sigma_x = 0.241 mm; sigma_y = 0.259 mm.
        > NF_inj : x0 = 8.57 mm; y0 = 5.40 mm; sigma_x = 0.123 mm; sigma_y = 0.127 mm.

- Plus de splitter 90/10 en sortie de TANGOR, 4.5 W en sortie TANGOR :
    * Compensation du walk-of introduit par ce splitter.
    * réalignement de la cavité après locking
    * Photodiode Transmission (60dB + densité OD30) : max 2V
    * Reflection (près changement de pile) : 18% de couplage (tension max 136 mV, 50 Ohm)

Matin: 
* Redémarrage Tangor 4W
    - couplage 15%
    - max photodiode Transmission (60dB, OD30) : 1.9V

* Montée en Puissance 20 W
    - début des effets thermiques : dérive thermique (la cavité chauffe et le piezo doit suivre, la tension baisse)
    - max photodiode Transmission (40dB, OD30) : 1.6 V
    - Reflection (~12%) ~140mV max: 
        * quand résonance => plus de signal sur la reflexion que hors lock.
        - Hypothèses: 
            saturation de la photodiode ==> avec une densité OD10 (même effet)
            effet de polarisation: essaie avec la densité OD10 (absorbante) dans le faisceau au niveau de la lambda/4 en reflection ==> la densité est brulée (ne tient pas la puissance)
            ==> essayer avec densité réflective.
        * impossible de locker sur le max de transmission

Optiques ajoutées :

- splitter 90/10 au début de la voie de réflexion, pour éjecter le flux et éviter que les lambdas ne chauffent.

- deuxième polariser pour avoir une meilleur extinction.

- splitter 10/90 après la première lentille sur la voie d'injection qui envoie 10% du flux sur la photodiode de réflexion.

Optiques changées :

- miroir HR à la place d'un splitter 97/3 à 0° que l'on utilisait à 45° dont le faisceau en transmission allait sur la photodiode de réflexion.

- splitter 70/30 à la place  d'un splitter 98/2 à 0° que l'on utilisait à 45° qui divisait champ proche/champ lointain.

Mise en place d'un dump pour le faisceau réfléchi par le splitter 90/10 du début de la voie de transmission.

Tangor : 4.2W
* Réalignement de l'injection suite aux modifications :
    - Changement de l'ordre des waveplate maintenant : lambda/4, puis lambda/2
    - suppression de l'iris au niveau de la transmission, perte d'au moins un facteur sur le signal en transmission
    - reprise des références sur les caméras en reflection. (NF:[10.2548, 6.1092], FF:[1.9881, 1.5929])

* Optimisation du couplage en pointé, puis en polarisation
    --> Maximum de reflection dans la photodiode (transmission maximale)
    - couplage mesuré en réflection : 32% +- 4%(PV) max (180 mV)
    - max intensité en transmission (0 dB, sans densité) : 1.1V

Tangor : 20W
    - Montée en puissance: grosse dérive thermique mais le signal en réflection est "correcte".
    - transmission (30dB, OD30) : pic max à 2.6 V
                    "puissance stable", 1.88V
    - couplage : 25%  (40mV/160mV)

On part en vacances ^^

Input power of the AOM :

150mW

output power of the AOM :

125mW

Generator output :

250mVpp, 50ohm, 240MHz

I realign once again the oscillator GHz because it was not mode lock.

- On a observé que le fondamental du Tangor et celui de la Lockline n'étaient pas situés à la même fréquence. Avec la différence de tension donnée par le piezo entre les deux et le déplacement du piezo en fonction de la tension appliquée donnée par sa datasheet (150 V pour 20 µm), on obtient un écart de fréquence de 121 MHz [Image 1].

- On a tout d'abord testé si les drivers qui contrôllent les AOMs 200 MHz et 40 MHz dans le tangor envoyaient la fréquence voulues, soit respectivement 200 MHz et 40 MHz, ce qui est le cas.

- Sachant que le fondamental de la lockline est initialement à 240 MHz, on a shifté la fréquence de celui-ci pour le superposer au fondamental du Tangor, ce qui a donné un écart de fréquence de 80 MHz environ. Cela montre en reprenant les calculs que le déplacement du piezo est de 20 µm pour 227 V [Image 2]. De plus cela correspondrait à un ordre 1 sur l'AOM 200 MHz et -1 sur l'AOM 40 MHz.

- Mercredi 11/05/2022 et jeudi 12/05/2022, la température de la salle est montée à 33°C. On a dû réaligner le Tangor et la lockline qui avaient bougés.

- Ajout sur la ligne de transmission d'une lambda/2 et d'une lambda/4, déplacement de la caméra et de la photodiode en transmisson, imagerie refaite. Alignement fin à finir sur la photodiode en transmission. Ajouter un TPBS pour envoyer le train du Tangor sur une photodiode rapide. Prendre les références des caméras.

- On a vu du couplage sur plusieurs modes dans la cavité avec le Tangor [Image 3].

- Prise des nouvelles ref caméras : NF{709;371} , FF{389;280} [Image 1 & 2]

- Placement d'une photodiode rapide en transmission pour voir le train d'impulsions du Tangor à travers la cavité.

- Lock du Tangor en quasi-continue, P_moy = 2W, 100 kHz.

- Baisse de la cadence à 10 kHz, duty cycle 50% (sur le soft), 25 % (sur l'oscillo), à comprendre, P_moy = 1W [Image 3,4,5]

- On observe que la forme du burst a un impact sur le PDH et par consequent sur le piezo [Image3 & 4]

- Possibilité d'ajuster cela en jouant sur le gain du PID, mais si on baisse en cadence, en duty cycle et qu'on monte en puissance cela suffira ?

Précédentes ref pour lesquelles la manip fonctionnait :

Caméras :

709 ; 371 NF

389 ; 280 FF

Moteurs :

5.091422 ; 5.091422 ; -2.9 ; -2.9

Problèmes dans la cavité :

- Pas de beating de mode alors que l'on est sur les références d'injection

- Faisceau carré en transmission

- Les softs étaient ouverts et la clé de la lockline tournée en position laser alors que j'avais tout fermé à la fin des manips et mis en standby...

Position Cam :

692;363 NF_inj
520;193 FF_inj

Position Moteurs :

5.085435
5.085435
-2.9
-2.9

Spectre de l'oscillateur ~6 nm largeur (correct, cf image)

Durée d'impulsion : 3.35 ps (cf image)

On peut également voir que la forme du mode TEM00 a changé (cf image sur la caméra de transmission), dû à un endommagement d'un/des miroirs de la cavité. On voit également que rien n'est visible sur la caméra de réflection.

AOM 100 Hz , t_burst = 5 µs, PP 50 kHz : P_burst = 0.15 W, P_burst_PhD = 0.47 mW

AOM 100 Hz , t_burst = 5 µs, PP 50 kHz : P_burst = 0.25 W, P_burst_PhD = 0.75 mW

AOM 100 Hz , t_burst = 5 µs, PP 50 kHz : P_burst = 0.8 W, P_burst_PhD = 2.09 mW

J'ai également mis les mesures de long-term, ainsi que les burst correspondants.

Mesures de puissance fibres lockline :

AVANT POLISSAGE

injection premier étage : 15 mW

sortie premier étage : 63 mW

Sortie AOM à 250 MHz : 2.5 mW

Sortie EOM : 1.3 mW

Sortie : 20 =>40 mW

APRES POLISSAGE

injection premier étage : 15 mW

sortie premier étage : 63 mW

Sortie AOM à 159 MHz : 2.9 mW            Sortie AOM à 250 MHz : 15 mW

Sortie EOM : 1.5 mW                              Sortie EOM : ?

Sortie : 47 mW                                        Sortie : 54 mW

Même après polissage de la fibre de sortie du premier étage, on observe que la puissance diminue d'un facteur 4 à travers l'AOM drivé à sa fréquence nominale.

Changement d'AOM pour passer sur l'AOM 200 MHz.

Le schéma suivant récapitule les mesures prises.

Il y a eu une chute de la puissance en sortie de la fibre bleue de la lockline.

1) à la vue des mesures, il semble que le deuxieme etage de la lockline soit bien fatigué

2) La fibre bleue s'est déteriorée d'un seul coup...

Par contre il n'y a plus les modulations observées précédement sur la photodiode grâce au changement d'AOM, à la fois à 159 MHz et 200 MHz.