Avec un setup plus fiable que précédemment, on a remesuré la polarisation du Tangor et de la lockline et en ajustant le combiner sur ses deux axes ainsi que la lambda/2 de chaque voies à l'aide du polariseur que l'on a placé avant le combineur.

On obtient l'état de polarisation optimal pour les deux voies.

Suite à cela, j'ai réaligné la lockline sur les caméras, cela donne les nouvelles positions suivantes :

941 ; 586 NF_inj

412 ; 279 FF_inj

j'ai également retouché aux moteur pour retrouver le mode fondamental :

5.198865 ; 5.220196 ; -2.9 ; -2.9

Une fois le lock établi, j'ai maximisé le signal en jouant sur la première paire de lambda avant la cavité, puis avec la deuxième paire j'ai cherché l'extinction maximale du Tangor sur la voie du PDH.

Enfin, j'ai pu injecter un burst dans la cavité, à 100 kHz PP, 1kHz AOM, 40% Trans AOM, P_Tang = 0.2W. (cf : image)

Les trois premières images sont la premières injection d'un burst dans la cavité à 3 instant t. On remarque plusieurs choses :

- Le burst peut être plus ou moins bien injecté

- Il y a un "bump" sur la photodiode de la voie de réflexion (changement polar ??? ), qui atteint se valeur maximale quand le burst est injecté au mieux

- Il y a un offset sur le PDH qui varie, il est minimal quand le burst est bien injecté et augmente quand il est de moins en moins bien injecté (Une cause de la mauvaise injection du burst ??)

La quatrième image représente un délock/relock avec la lockline uniquement. Le signal sur la photodiode de réflexion n'est pas très élevé (désaligné? autre?)

Les trois dernières images représentent l'injection d'un burst au mieux possible après avoir changé la valeur de l'AOM lockline, ce qui a pour effet de jouer sur la CEP.

J'ai fait les mesures de polarisation sur la voie de réflexion pour voir la polarisation avant le glan et après le glan du Tangor et de la lockline.

Dans l'ordre :

Image 1-9 : avant le glan

Image 10-18 après le glan

Malgré le fait que l'état de polarisation du Tangor et celui de l'axe du glan soient perpendiculaires, il n'y a pas extinction du Tangor en sortie de glan (défaut glan? partie du faisceau non polarisé?)

Le dernier schéma de la manip avec plus d'infos.

J'ai fait le calcul de la puissance du Tangor qui passait à travers le glan avec 3 hypothèses :

1- Le faisceau est totalement polarisé et le glan est parfait (cf : image 1)

2- Le faisceau est totalement polarisé et le glan est imparfait (cf : image 2)

3- Le faisceau est partiellement polarisé et le glan est imparfait (cf : image 3)

La quatrième image montre la cause du "bump" liée au stacking du Tangor sur la voie PDH.

Comme j'ai aligné le glan quand la cavité n'était pas lockée et que j'ai fait matché la polar avant la cavité avec celle du glan (toujours pas locké), dans le cas où la polar de la cavité lockée est différente (ici le cas critique est représenté), il y a une fraction du Tangor qui va passer à travers le cube.

Après avoir locké avec la lockline et retiré le glan et la paire de lambda sur la voie PDH, j'ai observé que la polarisation dans la cavité changeait en fonction de la polarisation en amont que l'on pouvait changer grâce à la paire de lambda qui se trouve après le combiner. J'ai donc cherché à la rendre linéaire, vu que l'on a jusqu'ici préréglé la polarisation comme ci celle de la cavité était linéaire. (cf: images)

J'ai également observé que la perte de puissance sur la photodiode à gain utilisée pour le lock, que l'on pouvait observer en changeant la polarisation en entrée, n'était pas dûe au fait que la polarisation d'entrée ne soit pas la même que celle de la cavité, mais plutôt qu'elle était dûe au fait que la polarisation d'entrée ne soit pas la même que celle de l'ensemble lambda/4+lambda/2+PBS en transmission de la cavité. => On essayait de matcher au mieux avec cette polar et non celle de la cavité.

Il faut donc enlever le PBS pour pouvoir matcher au mieux avec la cavité.

Après avoir enlevé le PBS en transmission de la cavité j'ai cherché à atteindre le maximum possible sur la photodiode de transmission en faisant varier la polarisation en entrée de la cavité.

J'ai remarqué que l'on était pas très sensible (40 mV d'incertitude) lorsque l'on atteignait le maximum et que l'on changeait l'état de polarisation (cf : images)

En étant locké avec la lockline, j'ai fait plusieurs mesures à différents états de polarisation.

Je peux constater que la puissance en transmission varie en fonction de la polarisation, mais il n'y a pas de délock.

On a les valeurs suivante en transmission pour chaque état de polarisation :

0° : 1.3518 V

45° : 1.6522 V

90° : 1.8419 V

135° : 1.6047 V

Circulaire Droite : 1.5415 V

Circulaire Gauche : 1.7154 V

Voici le résultat de la manip sur le couplage sur la voie réfléchie pour deux états de polarisation orthogonaux.

Pour caractériser la cavité, j'ai injecté différents états de polarisation (non locké) et j'ai relevé la transmission de la cavité et la réflexion de la cavité, locké puis délocké.

On observe que le pourcentage de couplage dans la cavité ne change pas en fonction de la polarisation, contrairement à l'intensité.

J'ai relevé la position des miroirs pour faire une comparaison avec ce que l'on avait précédement :

5.214037 ; 5.168388 ; -2.9 ; -2.9

De plus on a en transmission de M3, mesuré au puissancemètre thermique : P = 56.2 µW => Pcav = 4.683 W avec T_M3 = 12ppm.

Enfin, j'ai pris les images des modes sur les caméras en injection et en transmission (Cf images).

J'ai fait une comparaison de la taille du faisceau sur les miroirs de la cavité pour savoir si le mauvais couplage dans la cavité était dû à cela.

Au vue des faibles différences, cela n'explique pas le couplage si bas que l'on obtient.

Pour voir à quel endroit le couplage diminuait drastiquement, j'ai mesuré celui-ci pour différentes configurations.

On observe que le couplage diminue fortement après le passage dans l'AOM.

Celui-ci est à son fonctionnement nominal à 197 MHz et 350mVpp.

La puissance entrante est P_in = 20.75 mW et la puissance sortante est P_out = 10.11 mW.

Pour avoir une idée du couplage en fonction de la CEP, j'ai pris 11 séries de 10 mesures de l'intensité réfléchie en changeant la CEP avec des AOM.

J'ai pu calculé chaque Δ = (I_Delock-I_lock)/I_Delock = C(1-|R|²) ainsi que leurs déviation standard, puis j'ai fait une moyenne sur les 10 mesures pour avoir un Δ et une barre d'erreur pour chaque Fréquence.

Enfin j'ai pu faire un fit de ces Δ en prenant en compte les barres d'erreur, et cela donne les courbes ci-dessous.

La première courbe est pour le preamp uniquement, et la deuxième pour le preamp+le premier étage de la lockline.

Les courbes avec les barres d'erreurs du fit dans le titre.

Pour vérifier la cohérence des mesures précédentes, j'ai fait la même analyse avec l'intensité transmise.

J'ai calculé G = (I_Lock_Trans-I_Delock_Trans)/I_Delock_Refl ainsi que la deviation standard associée, puis moyenné et fitté, en prenant toujours en compte les barres d'erreurs.

On a voulu véifier que le changement de couplage induit par la CEP était une conséquence du changement de CEP dans l'oscillateur dû au très léger déplacement angulaire de la monture de fond de cavité où il y a le SESAM et le piezo.

Pour cela, j'ai changé très légèrement l'angle vertical de la monture de fond de cavité et j'ai vu un déplacement de Frep que l'on devait rattraper avec la cavité, ainsi qu'un changement dans le couplage (si on commence au couplage max, ~1/8 ème de tour de vis divise par 2 le couplage).

Le déplacement angulaire que l'on doit faire pour changer la CEP est également très inférieur à celui impliquand une perte du mode-lock (~5 tours de vis). De plus, l'expérience est reproductible, ce qui implique que l'on peut rattraper le shift induit par les AOM pour rester au meilleur couplage.

Cependant, il faut dorénavant vérifier avant toutes les manips la CEP de l'oscillateur pour se remettre au même point de fonctionnement.

EOM dans la lockline:

Image 1 (sans 2è étage): on voit la modulation en réflexion de la cavité.

Image 2 (avec 2è étage): on voit la modulation en réflexion de la cavité et il semblerait qu'elle soit présente aussi en transmission.

EOM sur le breadboard, pas d'ampli lockline:

Image 3 et 4 : Le niveau de signal est très bas en réflexion de la cavité, le modulation pourrait être noyé dans le bruit. Par contre il semblerait qu'en transmission il y ait possiblement la modulation mais ce n'est pas sûr.

Ronic just suceeded in obtaining a reasonably good lock on the cavity. Air flow is switched off.

We stopped all movements (closed loop, click STOP in the PTC interface) and saw immediately a fair but not excellent lock.

We then switched off the smaract motors and the obtained lock was good. Switching on again the smaract means tthat the references are lost.

We futher saw a drift of the locking point, probalby suggetsing that the thermal load in the cavity slightly changed after switching off the motors.

We then added the second 1GHz BW EOM to add sidebands thanks to the MARCONI RF generator. We observed that the FSR is aroung 867.6MHz (in air). We then looked at the points where the transmission signal related to the sideband is halved. We observed that the corresponding frequencies are 867.296 and 867.776MHz. the corresponding FWHM of about 500kHz corresponds approximately to a 2000 finesse.

Picture color code:
TRANS : Green
REFLECT : Yellow
PZT : Blue

 

we observed that the transmitted light coming from the cavity is made of the cavity mode light and the scattered light on the borders of the mirrors.
the scattered light on the borders of the mirrors is triggered by the cavity mode itself when the cavity is locked.
we didn't put an iris to cut this scattered light coming from the cavity.

Question:

could it be possible that the wrong Finesse value could come from the fact that the transmission was measured with the whole light coming from the cavity and not only the cavity mode light?