We did the measurement of the Finess and coupling with the NKT, with 2 EOM, without AOM (so the lock signal is noisy), on the burst line.

For the coupling, we have the same value as with the GHz locked on the burst line too, which is around 20 percent.

it seems this low coupling comes from the geometrical coupling as we observed an incoming beam bigger than the cavity mode on the cameras.
(the same oscillator, locked on the lock line exhibit 50% coupling)

the FSR center value is 879.9MHz, and the FWHM is between 879.67MHz and 880.1MHz.

So, the linewidth is about 430kHz and then the Finess value is roughly the same as before about 2050.

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)

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

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.

•   At the reference zero the distance between the mirrors is (taken from a reference presentation "status9nov2020" attached):

                   M1-M2 = 88.029 mm

                   M3-M4 = 84.6895 mm

• The distances between the spherical mirrors ( M3-M4 ) was set to take into account the stability of the mirror ( M3-M4 > Spherical mirror focal length = 85.3 mm)

                 M3-M4 = 90.5 mm

                 we increased the distance between them by 5.8 mm, and moving the mirrors symmetrically, M3 and M4 moved by -2.9 mm (negative defines outer motion)

• Following the definition of M3-M4, fixing of the angle = 2.55637 degrees and frequency (Frep = 876.3636 MHz). Distance between planners (M1-M2)

                 M1-M2 = 80.2 mm

                we decreased the distance between them by 7.83 mm, and moving the mirrors symmetrically, M1 and M2 moved by +3.915 mm (positive defines inward motion)

**** Photo attached is the values on the software at the time.

New update on the position of the Motors for the cavity

***** we moved the motors to set the cavity at 876MHz, and checked it right after with the RF modulation at FSR.

       So compared to the expected setting we had to move inwards the two planar mirrors by 0.9 mm each.

Planar     : M1-M2 motor = + 4.815  mm    ------>    M1-M2 =  78.399 mm

Spherical : M3-M4 motor = -2.9 mm          ------>     M3-M4 =  90.4895 mm

- 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].

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.

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

La doc du combiner Layertec servant à combiner la lockline et le Tangor.

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.

- 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 ?

Cavity is lock and optimized with the NKT. Input power is maximized (10mW).

Cavity mode is in attachement. The reference on camera with BeamProfiler Matlab code is the following:

FF_refl: [2.0883    1.1606]

NF_refl: [5.3869    3.9327]

FF_inj: [1.9491    1.3980]

NF_inj: [5.6431    3.5234]

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).

After installing cameras the actual calibration are :

NF_Refl: acA1920-40gm
    pixel size (real): 5.86um
    Magnification = [0.53,0.56]
    pixel size (image): 3.22um
    image donne on input plan mirror M1 (accuracy about few mm)

NF_Trans: acA1920-40gm
    pixel size (real): 5.86um
    Magnification = 1.32
    pixel size (image): 7.73um
    image donne on output plan mirror M2 (accuracy about few mm)
 

need to adjust the NF transmission as the Magnification is greater than 1.

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