HOME SBOX THOMX MINICAV Utilities
SBOX orders SBOX installation SBOX commissioning SBOX control command
  Status of commissioning, report also here plots are reports., Page 1 of 6  Not logged in ELOG logo
Entry   new cavity, posted by Alice Renaux at Optical room about lasers and optics 
Yesterday, we changed the M1 mirror to a 161185 Gamma Factory mirror of transmission 460ppm, the cavity
finesse is now 13360.

We managed to lock it today.
    Reply   new cavity, posted by Alice Renaux at Optical room about lasers and optics Finesse.png
The 2-mirrors cavity has 460ppm of transmission for M1 and 10ppm for M2 which should exhibit a Finesse around 13400.

Today, we managed to lock the NKT laser (with an AOM for fast feedback) onto the cavity, and we made 5 Finesse measurements with the modulation
technic : 14151, 13847, 13968, 14604, 13892 with an average around 14000 => LW = 216MHz/F ~ 16kHz.
Entry   Finesse measurement, posted by Alice Renaux at Optical room about lasers and optics Figure_3.png
Today, with Ronic, we measured the finesse of the 2-mirror cavity witht the NKT CW laser.

We were able to perfrom the measurement only once, and the results of the measurement are attached to this note. We added sidebands to the laser
spectrum peak thanks to an EOM, and we sweeped the modulation frequency on a 1MHz span around an estimated FSR of 216.63MHz in 10s. We found a 82kHz linewidth,
    Reply   Finesse measurement, posted by Alice Renaux at Optical room about lasers and optics 
(Finesse 2651 is consistent with that obtained from the mirrors' transmission coefficients, which is about 3100.)




Alice
Renaux wrote:



Today, with Ronic, we measured the finesse of the 2-mirror cavity
Entry   Installation of the avalanche photodiode, posted by Ronic Chiche at Optical room about lasers and optics | detectors and electronics 
After installing the 2nd EOM, we had some trouble to be able to lock again.
One possible reason was the very low signal level in transmission, which is important to trigger the locking system (and stop it).

See the Alice post for details, but we were able to measure only once the Finesse of the cavity at around 2600.
Entry   Successful lock (finally !), posted by Alice Renaux at Optical room about lasers and optics IMG_20250903_113758.jpg
Today, with Ronic, we managed to get a successful lock with the NKT laser by setting up a new PDH box from scratch (photodiode + amplifer + mixer).

Me measured the injected power (5.4mW) and the transmitted power (33µW) after a wedge (92% transmission) and a 7ppm transmission mirror,
so the intracavity power was 5.1W. We have a 950 enhancement factor for a 3100 finesse cavity, so a nominal enhancement factor of 2500. The lock was very
Entry   2-mirror cavity locking, posted by Alice Renaux at Optical room about lasers and optics Figure_1.pngFigure_2.png
In June, we encountered some problems regarding the transmission and error signals (see images here),
looking as if the laser was switched off before the cavity was filled.

 
Entry   first attempt to lock, posted by Ronic Chiche at Optical room about mechanics | lasers and optics | detectors and electronics 20250623_123816.jpg20250623_123833.jpg20250623_123908.jpg
With Alice, we installed the EOWaves oscillator to be locked on the FP-cavity (T1 ~ 2500ppm, T2 ~ 10ppm => F ~ 2500)
FSR = 216MHz => LW = 86kHz.

We installed the PDH box, and we got some error signal, but the shape of the transmission signal and error signal is a bit strange...
Entry   Damaged mirrors test, posted by Alice Renaux at Optical room about lasers and optics 
Today with Dorian we tested three mirrors with which we previously haven't been able to obtain any resonance or optical beating :

- C16111/11 : The mirror looks normal under a microscope, apart from a few inclusions and maybe a small scratch towards the edge. We tested it
with a 161186 M1 mirror and we weren't able to obtain any optical beating on the cavity's mirrors or resonance.
Entry   2-mirror cavity full setup, posted by Alice Renaux at Optical room about lasers and optics 
Today with Ronic, we changed the FP cavity's mirrors to Layertek (Gamma Factory) mirrors :

- M1 : n°161186 --> fused silica, unknown absorption, unknown diffusion, T1=2500ppm transmission planar mirror ;
- M2 : n°161182 --> fused silica, unknown absorption, unknown diffusion, T2=10ppm transmission, 5m ROC mirror.
Entry   2-mirror cavity alignment, posted by Alice Renaux at Optical room about lasers and optics IMG20250527160111.jpg
Yesterday and today, I replaced the OEWaves CW laser with the NKT CW laser. Its screen does not display anything, so it has to be operated through the
GraphiK software.

I then re-aligned the cavity with a new adjustment adaptation tool between the mirror mounts and the irises.
    Reply   2-mirror cavity alignment, posted by Alice Renaux at Optical room about lasers and optics Sans_titre.jpg
The NKT laser PZT sensitivity is ~0.09pm/V of wavelength variation, which is equivalent to ~ 25MHz/V
So, the full range of the scan is roughly 250MHz (more than a FSR) for 10V.

It seems impossible to get such large resonances unless the Finesse is very low => let's try to change M1 by a spare GammaFactory plan
Entry   2-mirror cavity alignment, posted by Alice Renaux at Optical room about mechanics | lasers and optics 2-mirror_cavity_alignment.zip
At the beginning of the week, I installed a half-wave plate, a beamsplitter cube and a quarter-wave plate, as well as the end-of-cavity mirror, which
I unsuccessfully tried to align.

I removed the end-of-cavity mirror and started the laser injection over again with the two motorized mirrors placed in front of the vacuum chamber
Entry   Alignment of a 2-mirror FP cavity, posted by Ronic Chiche at Optical room about mechanics | lasers and optics 
today with Alice,

- we measured the height of the SBOX windows center : 140mm from the optical table.
- we set the laser fiber colimator exactly at this height.
Entry   optical table cleaning, posted by Ronic Chiche at Optical room about utilities Oxydation.jpg20241203_113105.jpg20241203_125359.jpg
this morning with Alice and Daniele, we removed all the optics elements and equipments from the SBOX optical table and started to clean it.
the dust meter count 0 on all particle sizes after the cleaning.

we observed a small part of the SBOX which seems to be oxydised (see picture).
    Reply   optical table cleaning, posted by Ronic Chiche at Optical room about utilities 
this afternoon, we checked the dust meter which is at 0 for 1 and 5µm dust particles but ~ 2000-3000 for 0.3µm particles.

we opened the two top panels to let the air flow clean the inside of the vessel.

we observed some other minor oxydised regions (than the one taken in picture) on the external parts of the inox panels but at first sight, nothing
       Reply   optical table cleaning, posted by Ronic Chiche at Optical room about utilities 
now, it seems the table is clean enough (dust meter counts 0 particles) to install a 2 mirrors FP-cavity.




Ronic
Chiche wrote:



this afternoon, we checked the dust meter which is at 0 for 1 and
Entry   CELIA 100W laser amplifier repair , posted by Ronic Chiche at Optical room about lasers and optics 
this morning with Alice, we sent the Menhir 160MHz injected in a fiber (with 6mW at the end of a long fiber) into the laser amplifier, to look for leakage
or damage in the first stages of the amplifier (the amplifier is totally off).

first of all, we checked for light scattering around the laser crate with a sensitive optical card => nothing
    Reply   CELIA 100W laser amplifier repair , posted by Ronic Chiche at Optical room about lasers and optics IMG20241002144351.jpgIMG20241002144936.jpg20241002_161657.jpgClipboard_10-02-2024_01.jpg
this afternoon, we saw some electric cables badly connected to their power supply.
we fixed it by soldering them together and screwing the result to the power supply.
(see 1st image)
       Reply   CELIA 100W laser amplifier repair , posted by Ronic Chiche at Optical room about lasers and optics Sans_titre.png
friday morning, we add a zoom call with Jerome Lhermite about the amplifier repair.
he approximately confirmed the amplifier scheme from the Loic thesis.
he suggested to:
Entry   Menhir 216MHz laser, posted by Alice Renaux at Optical room about lasers and optics spectre.xlsxspectre.png
The Menhir 216MHz laser has been put back in place on the cavity table. Its output power is measured to be 160mW with an attenuator. Its spectrum is
available in "spectre.xlsx" and "spectre.png". The main wavelength is a bit shorter (1028.75nm) and the spectrum a bit narrower (4.73nm)
than expected.
Entry   Menhir 160MHz laser, posted by Alice Renaux at Optical room about lasers and optics spectre_avant_cvbg.xlsxspectre_apres_cvbg.xlsxspectre_avant_cvbg.pngspectre_apres_cvbg.png
The Menhir 160MHz has been put back in place on the CELIA amplifier setup. Its output power is measured to be 150-160mW with an attenuator as expected.
Its spectrum is available in "spectre_avant_cvbg.xlsx" and "spectre_avant_cvbg.png".

The pulses are stretched by means of a CVBG. Their spectrum is available in "spectre_apres_cvbg.xlsx" and "spectre_apres_cvbg.png".
Entry   D-shape mirrors positionning status, posted by Ronic Chiche at Optical room about mechanics | lasers and optics | detectors and electronics 
This afternoon we opened the cavity and put the D-shape mirrors at their correct place, close to the beam.
we checked the relative position of the mirrors to the beam using the 2nd stage of the amplifier (<1W) and with the sensitive (and cleaned) orange
optical card.
    Reply   D-shape mirrors positionning status, posted by Ronic Chiche at Optical room about mechanics | lasers and optics | detectors and electronics 
The cavity box is vacuum pumped at 6*10^-2 mbar.




Ronic
Chiche wrote:



This afternoon we opened the cavity and put the D-shape mirrors at
       Reply   D-shape mirrors positionning status, posted by Ronic Chiche at Optical room about mechanics | lasers and optics | detectors and electronics 
summary:

- the motors used to move the D-shape are the Newport Picomotors 8303-V
the sensitivity is roughly 30nm/step
Entry   2 mirror cavity high power experiments, posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics record_20240425.pngScreenshot_2024-04-25_4_155354-155kw.pngScreenshot_2024-04-25_1_154630-155kw.png60kW_highordermode2.jpg
Today, Ronic and I recorded some intracavity power and cavity mode size as shown in Fig. 1.

Coupling was calculated using the locking curve of this overcoupled cavity. Pr/Pi = 1-Cgeo*Cimp, Cimp = 1-|1-2T1/RTL|^2

We can see that the effective gain, coupling, and mode size decrease with increasing power. And the beam is constantly moving.
    Reply   high-power experiments of 2-mirror cavity, posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics record_20240506.pngrecord20240506.xlsxScreenshot_2024-05-06_11_145855-500kW.pngScreenshot_2024-05-06_1_112931-14kW.png
Today, Ronic, Daniele and I redo the high-power 2-mirror cavity experiments, and the results are shown in the table (Figure 1 and Excel 2 ).

- The intracavity power ~500kW can be obtained at 47W injection, but we then have no increase or even a decrease in intracavity power when
increasing the injection power, and the coupling is decreasing. It looks like the saturation power of the current device.
       Reply   high-power experiments of 2-mirror cavity, posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics telescope_optimization_for_700kW.pdf2_Mirrors_-_216MHz_-_700kW_cavity_setup.xmlcavity_2M_dynamic_thermal_effect.m
here is a Matlab code to try to optimize the telescope for a hot cavity,
taking into account the thermal lens in the coupling mirror.

from that code, one can deduce using the "Gaussian Beam" software (using the attached xml file) an optimized telescope with 100% geometrical
          Reply   high-power experiments of 2-mirror cavity, posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics 6x
Here's a summary of our experiment last week:

The initial telescope position: 920 mm (f=+250mm) and 1148 mm (f=-150mm) from the amplifier output.

Mon May 6: We moved the concave lens 0.5mm closer to the cavity.
Entry   Fiber injection, spectrum and connection of 2nd stage amplifier, posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics CVBG_inject_to_fiber.pngtelescope.png
Today, Daniele and I injected the laser into the fiber, installed the telescope, connected the second stage of the amplifier, and obtained resonances.
- The output power of the menhir laser @ 216MHz is 150mW, after CVBG is 28mW , 9.6mW injected into the fiber, and 1.6mW via AOM and EOM. This
is not far from the minimum 1mW seed power required by the amplifier.
Entry   Install 2-mirror cavity, posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics 2_mirror_setup.pngmirrors.png
Today, Viktor and I started installing the two-mirror cavity.
- Firstly, we cleaned the environment and the dust counter showed good cleanliness
- After opening the cavity we tried to determine the source of the strange spot with a laser detection card and found that the beam was
    Reply   Install 2-mirror cavity, posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics finesse_2mirror.pngScreenshot_2024-04-12_170357.pngScreenshot_2024-04-12_145025.png
Today Viktor and I completed the installation of the two-mirror cavity and managed to lock and measure the finesse.

- The finesse is 36k now (see figure 1). For the designed value of the mirror, the expected finesse is ~50k.

- The diameter of M2 transmission is 1.67 mm,1.65 mm (see figure 2).
       Reply   Finesse measurement of 2-mirror cavity, posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics finesse_45k.png
- Today Daniele and I cleaned the spherical mirror by wiping it with alcohol, and the finesse increased to 47k in air.

- After vacuuming, the final finesse is about 45k. The enhancement factor is expected to be 23k.

- Then we tuned the cavity length, FSR = 216.666 MHz. Aurélien helped us to install the menhir laser of 216 MHz.
Entry   Finesse measurement (35k), posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics 5_measurements_of_finesse.pngfit.png
These days, Ronic, Aurélien and I use OEwaves CW laser to measure the finesse of SBOX. We made 5 measurements at 100kHz / 4s sweeps.

The finesse is around 35k (see Figure 1), corresponding to an enhancement factor of 14k.

In our experiments, we only saw up to 9k gain with 70% coupling, corresponding to an enhancement factor of 12.8k.
Entry   High power experiments (200kW), posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics 202kW_power_at_8A_injection.pngStrange_drops.jpg
These days, Ronic and I achieved 200kW inside the cavity and 70% coupling efficiency.

- By optimizing the telescope, the coupling reached 70% with iris fully open and maintained 60%-70% coupling at high power.

- The cavity mode went from 2.2mm,2.5mm (38kW) to finally 2.3mm,2.8mm (200kW) without changing a lot.
    Reply   High power experiments (200kW), posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics 
all the injection power in the chart have not been measured recently but during the Loic thesis period.
and these old measurements stopped at 5.5A of pump current.... so, the data at "8A" is a pure estimation.

about the last measurement :
       Reply   High power experiments (272kW), posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics Screenshot_2024-03-27_7_270kW_7.5A.png210_kW_power_at_5A_injection.png272.3kW_at_7.5A.jpg
Today, Ronic and I achieved 272kW inside the cavity at 7.5A. The coupling maintained 60%-70%.




Amp current (A)
Injection power (W)
Circulating power (kW)
Gain


          Reply   Amplifier power and mirror transmission, posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics 3rd_amp_power.pngTransmission_measurement.png
Today, Ronic, Daniele, Aurélien and I measured the amplifier power and mirror transmission.




Current (A)
0 (2rd stage)
1
2
3
4
5
6
7
7.5
8


Power
(W)
1
1.8
11.8
23.5
35.5
47
57.5
66.9
70.7
74.9




For
             Reply   High power experiments (500kW), posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics record.pngpower_vs_time.pngcavitymode_vs_power.png
Last week, we achieved a stable intracavity average power of 500kW, limited by amplifier power. The experimental data are shown in Figure 1.

- We measured the transmitted laser with a power meter in the windows behind M2 and M4 respectively, and the results were consistent, so the
measurements were credible.
                Reply   High power experiments (520kW), posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics power_vs_time.pngcavitymode_vs_power_1.pngrecord.pnginjection_power_vs_intra_power.png
Yesterday, Ronic, Xing, Qili and I achieved a more stable 520kW power at 7.5A (71W injection) by optimizing the alignment and locking parameters. (Figure
1)

- The cavity can be stable locked when airflow is on. At 7.5A, the pump temperature is about 28℃. The chiller temperature didn't
                   Reply   High power experiments (550kW), posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics record.pngpower_vs_time_550.jpg1A.JPG
- Today we moved the position of the D-shaped mirror at 6A. When motor1 (vertical) is 0.2mm away from the spot, the power in the cavity rises from 457kW
to 483kW. Gain=8407 is similar to that at low power (Gain=8511). So the D-shaped mirror lost some of the gain in the previous experiments. At 4A and 5A
we did not move the D-shaped mirror. (Figure 1)
                      Reply   Larger beam size & Spectrum, posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics cavitymode_vs_power_bigger.jpgspectrum.png
- We re-measured the gain before moving the mirror. Gain ~9000 was achieved at 3A, but as the power increased, the gain dropped and was difficult to
optimize. In fact, we found that each day the gain was a little higher than the previous day.




Amp current (A)
Injection power (W)
Circulating
                         Reply   Different cavity modes & Pulse width, posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics cavitymode_vs_power_f.pngdifferent_cavity_mode_data.xlsx
- Last week, we obtained three curves of the variation of different cavity modes with power (Fig. 1). By comparing the gain for similar cavity mode sizes,
we found that the gain always drops with increasing power.

- We measured the pulse width. The pulse width of the seed laser, after CVBG, amplified at 2A was measured by UPD (rise time < 70ps). Code
                            Reply   Different cavity modes & Pulse width, posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics t_cvbg.pngt_amp.png
Additional information:

The pulse duration has been performed in RF on a UPD-70-IR2-P photodiode from Alphalas GmbH by carefully deconvoluting the response function
of the photodiode measured directly with the sub-picosecond laser beam.
Entry   100W CELIA laser amplifier "Power vs Pump current" curve, posted by Ronic Chiche at Optical room about lasers and optics | detectors and electronics CELIA_100W_amplifier_Power_vs_Current.png
We measured again the 100W CELIA laser amplifier with a pump current until 8A.

as the first current pump of the amplifier has a Peltier issue, we don't exceeded 6A on this stage and we compensated with the 3 other stages.

7A average current is obtained with 6A / 7.3A / 7.3A / 7.4A
Entry   Coupling efficiency improvement, posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics beam_after_lens.png
- These days, Ronic, Fatematuj and I measured the beam parameters of the output of the third-stage amplifier.

- We used 2 wedges and reflection filters to reduce the intensity on the CCD.

- We measured multiple points at pump current of 2 A (output power ~10 W). The waist diameter of the output is w_x = 792.26
    Reply   Coupling efficiency improvement, posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics Screenshot_2024-03-08_0_172245.png
Today, Ronic and I installed the new telescope and locked the cavity.

- We locked at the amplifier current of 1 A and obtained 32% of coupling. (see Figure 1)

- The telescope was designed for a current of 2 A (output power ~10 W). To inject this power, we need to add some filters to devices.
       Reply   Coupling efficiency improvement, posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics Screenshot_2024-03-12_0_192348.png
- Today, Ronic and I locked at the amplifier current of 2 A and obtained ~60% coupling after optimizing the CEP (see Figure
1).

- The injected power is 10 W at 2 A. We measured only 14 kW inside the cavity, which corresponds to an effective gain of 1,400 and a full gain
          Reply   Injection at the amplifier current of 2 A, posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics 21kW_power_at_2A_injection.png
Today, Ronic and I optimized the locking at the amplifier current of 2 A and obtained ~ 21 kW inside the cavity.

- When all the iris open, the injected power is 10 W and the coupling is ~ 40%, corresponding to an effective gain of 2,100 and
a full gain of 5,250. But the coupling may not be the true value because there is a large spot around the output beam.
             Reply   Polarization issue, posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics Screenshot_2024-03-20_0_090501.pngScreenshot_2024-03-20_4_110622.pngM3_window.png
These days, Ronic, Aurélien, Fatematuj and I have been doing some tests on polarization issue, trying to see if it is possible to obtain higher
gain under other polarization conditions.


We installed an additional half-wave plate + PBS + PD at the transmission. By rotating the waveplate of the injection laser, we can compare
                Reply   Polarization issue, posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics 
just to add some details :

about the S and P polarization frequency shift:
the PZT scan is 10Vpp at 3.1Hz => the slope is 62 V/s because of the triangle shape of the PZT scan.
                   Reply   Polarization issue & 50kW with 22W injection, posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics 50kW_with_22W_injection.png50_kW_power_at_3A_injection.png
Today, Ronic and I lock the cavity on the other polarization and achieved 50kW with 22W injection.

- After we optimize and lock the cavity in vertical polarization, we rotate the waveplate at the transmission to minimize the signal, then rotate
the waveplate at the injection laser to maximize the signal. We lock the cavity in this horizontal polarization and optimize CEP and alignment.
Entry   100W CELIA laser amplifier "how's to" document, posted by Ronic Chiche at Optical room about lasers and optics | software How_to_start_the_Amplifier_v1.pdf
1st version of the document.
if some information is not correct or missing, give any comment by replying to this post.
Entry   Amplified laser injection, posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics Screenshot_2024-02-27_1_165535.png
In the last two days, Ronic and I connected the amplifier and locked the cavity.

- We installed an iris on the output to remove a part of the pump.

- We turned on the second stage of the amplifier. When locking, the injected power is 220 mW and the transmitted power after M2 is 26 uW.
Entry   Menhir pulsed laser locking, posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics Screenshot_2024-02-21_1_110931.pngScreenshot_2024-02-21_110934.pngcalculation.jpg
These days, Ronic, Daniele and I achieved stable cavity locking with the menhir pulsed laser.

- After vacuuming, the current cavity finesse is now about 23,000. The diameter of the cavity mode is w_x=2.2mm, w_y=2.7mm.

- We had to compensate for frequency drift by manually adjusting the cavity length to keep locking.
    Reply   Menhir pulsed laser locking, posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics Relative_cavity_gain_vs_CEP.pngGain_vs_CEP.m
Here is a simulation of the relative FP-cavity gain vs the CEP for a Finesse of 23000 and taking into account the Menhir laser optical spectrum and several
CVBG parameters.

I added the commented Matlab code to produce this plot.
       Reply   Menhir pulsed laser locking, posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics Gain_vs_CEP.pngScreenshot_2024-02-23_0_183652.png
Last week, Ronic and I focused on CEP measurements of the menhir laser.


Measurements without Cavity Locking:


Direct measurement of repetition rate (Frep) with a spectrum analyzer.
Altering the laser pump current from 950mA to 850mA, Frep changed by +28Hz.
Measurement of the variation of carrier-envelope frequency
          Reply   Menhir pulsed laser locking, posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics Gain_vs_CEP.m
here is the code to get this last curve




Xinyi
Lu wrote:



Last week, Ronic and I focused on CEP measurements of
Entry   Cleaning of Mirrors, posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics 
Today Daniele, Ronic and I cleaned the mirrors and locked the cavity. However, the finesse was only 13,000 because of the not clean enough environment
and not pure enough alcohol and water.

We will carefully clean the environment, clean the mirrors again with pure alcohol and water and measure the finesse when I return. If it doesn't
    Reply   Cleaning of Mirrors, posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics optical_room.jpg
- Today we cleaned the environment and put the spin coater and microscope inside the airflow.
- Tomorrow, Daniele and I will clean the mirrors one by one using pure alcohol and water, and measure the finesse each time. If it does not improve,
we will clean them with plasma.
       Reply   Cleaning of Mirrors, posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics 2nd_measurement_F20606.png7th_measurement__F16563_bad_locking.png
Today, Daniele and I cleaned mirrors one by one using pure water, alcohol, and the spin coater. Here are the measurements of finesse each time:

1. Initial value: 14,076

2. Clean Mirror 2: 20,606
          Reply   Cleaning of Mirrors, posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics F_25299.png
- Today, Daniele and I cleaned the cavity inside, recleaned the M2 and M4 and their mounts, optimized the locking, and the finesse is now about
25,000.

- Although it's lower than the expected 30,000-40,000, we decided to move on to the next step. In addition, the mount of M4 is
Entry   Install new mirrors, posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics New_mirrors.pngoscillations.jpglocking.jpg
Today, Ronic and I installed the new mirrors and got resonance. We can see the oscillations in this high-finesse case. We haven't carefully
optimized the alignment. Coupling efficiency is about 15% and the cavity can be locked.
Tomorrow we will optimize the alignment and locking, and measure the finesse.
    Reply   Install new mirrors, posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics New_mirrors.pngfinesse.pnglocking.jpg
- In the last two days, Ronic and I installed new mirrors after cleaning the environment, and locked the cavity.
- We added an AOM to feedback on the high-frequency noise, but the locking condition was still not good enough. We found out that the signal generator
available for this AOM has a long delay time (3 us), which may lead to low feedback bandwidth. So tomorrow we will use another AOM and signal generator
       Reply   Install new mirrors, posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics New_finesse.png
- Today, Ronic and I changed the signal generator to a low-noise one (with a delay time of only 0.5 us). Then we moved the D-shaped mirrors, optimized
the alignment and locking. We re-measured the finesse and it is 16,760. It improves but not much.

- Tomorrow, we will clean the environment, open the cavity, and use UV light to see if there is any dust on the surface of the mirrors.
          Reply   Install new mirrors, posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics M2.jpg
Yesterday we checked the mirrors with UV light and there was some dust on the mirrors, especially M2.

Today, Daniele, Ronic and I removed M2 and observed it with a microscope. It was indeed dirty, despite we were careful in installing it before.
After that we cleaned it with alcohol and mirror paper, then with a spin coater and pure water. After cleaning, we observed it again and it was much better
Entry   FSR and Finesse measurement, posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics Screenshot_2024-01-16_2_145546.pngScreenshot_2024-01-16_4_150258.png
- Today, Ronic and I measured the finesse and FSR after optimizing the locking. FSR was adjusted to 160.27 MHz to match the pulsed laser repetition rate.
The finesse was 3029.
  Note: It's now CW laser injected, SBOX's old mirrors. There are lots of dust on the old mirrors without cleaning.
Entry   Coupling efficiency improvement, posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics Coupling_efficiency_0110.jpgdamaged_spot_on_M1.png
- Recently we have focused on improving the coupling efficiency. Without the telescope, the original coupling efficiency was less than 3%.
- I measured the parameters of the incident CW laser using both a HASO wavefront sensor and a CCD. I designed and installed the telescope, but the
coupling efficiency still did not improve.
    Reply   Coupling efficiency improvement, posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics coupling_efficiency.jpgcavity_locking.jpg
- We got 30% coupling efficiency by installing a set of telescopes, adjusting the polarization and optimizing the alignment. The diameter of the cavity
mode is about 2.1mm.
- Ronic and I successfully locked the optical cavity. Tomorrow we will test the FSR and finesse.
Entry   Mounts installation and cavity alignment, posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics 
Over the last two days, Viktor, Ronic and I have started to install the mirror mounts and try to align the cavity.
- We used the Menhir laser @ 160MHz for alignment.
- To make it easier to operate, we removed some lenses and waveplates, and kept only a few necessary reflective mirrors.
    Reply   Mounts installation and cavity alignment, posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics CCD.jpgoscillograph.jpg
Over the past few days, Viktor, Ronic and I have continued to align the cavity. We installed 4 mirrors and monitored the transmitted laser with
a CCD and photodiode. By adjusting the motors of the cavity mirror stages and the injector mirrors, we obtained resonances and less symmetric TEM20-like
patterns. Possible reasons for this are a mismatch between the beam sizes of the laser and the cavity mode, and the mounts are installed in rough
       Reply   Mounts installation and cavity alignment, posted by Xinyi Lu at Optical room about lasers and optics resonances.jpgcavity_mode.jpgcavity_mode_diameter.jpg
- Over the last few days, Viktor, Ronic and I have reinstalled the mounts and realigned the cavity with CW laser and old mirrors. By optimizing the injector
mirrors, we got the fundamental mode at the transmission. We measured the beam size in the M2 window with a diameter of 2.5 mm.

- The current coupling efficiency is low. There is a need to increase the coupling in order to lock the cavity and measure FSR and finesse.
Entry   new setup for the 160MHz Menhir oscillator, posted by Ronic Chiche at Optical room about mechanics | lasers and optics | detectors and electronics | software Plan_SBOX_@_160MHz.pptxImplantation_disymmetric.mIMG_20210519_155329.jpg
from the begining of the week, Xinyi, Aurélien, Viktor and myself started to install a new setup for the Menhir 160MHz oscillator.
the goal is to rich a record power in the FP-cavity.

- the 160MHz Menhir oscillator has been injected in a fiber.
Entry   New mirrors batch informations, posted by Ronic Chiche at ThomX igloo about lasers and optics miroirs_puma_2022_thomx_Kbox.docxMiroirs_à_1031_nm-ThomX_-_KBox_Mars_2023.pdfRecap_miroirs_KBOX_et_THOMX.xlsx
the 2 files describe the specfications for the 16 mirrors ordered (4 for ThomX + spare, 4 for SBOX + spare) and the measurements made by the LMA.

I add also a 3rd file in which all the "special' mirrors are referenced.
Entry   Laser Menhir reinstallation + CVBG + fiber injection, posted by Ronic Chiche at Optical room about lasers and optics MenhirJan2022.PNG
The lab purchased the Menhir laser @ 216MHz.

it has been sent back to Menhir photonics for inspection, and then is now at lab.
it has been reinstalled to the SBOX setup with injection in a CVBG for pulse stretching before amplification.
Entry   Damage on mirror surface , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics image001.jpgimage002.jpgimage004.jpg
Following the storage of ~ 50 kW inside the cavity and a sudden drop in transmitted power from the cavity 

damage to the mirror surface was suspected.

We broke vacuum and took images of the surface of the 2 mirrors in the cavity, the spherical and the planar mirror 
    Reply   Damage on mirror surface , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics 
Tomorrow will try to shift the injection mirror to avoid hitting the damaged spot.

 




Manar
       Reply   Damage on mirror surface , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics 
After discussing, we have decided against shifting the mirror to avoid the time lost.

We changed the injection mirror to a different mirror from Mighty Laser set, Transmission of mirror 80
ppm. (no visible damage at the center of the mirror, only a small scratch on the back)
          Reply   Damage on mirror surface , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics M1_mirror_on_Microscope_stand0.jpgM1X_front_min_zoom.jpgM1X_front_max_zoom.jpgM1X_front_damaged_spot_max_zoom.jpg
a better image of the damaged spot, image taken with the arrow for the reflective surface facing the other direction (image shows position)

The image of M1 for ThomX reflective surface was taken at min zoom (full image scale 13 mm) and max zoom (full image scale 2 mm) on microscope

The spot appears to be not close to the center of the mirror, at max zoom in the center we do not see the spot it is just out of the image 
             Reply   Damage on mirror surface , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics 
ThomX injection mirror has been cleaned and placed again inside the optical cavity.

This time to avoid the damaged spot I have displaced the mirror mount horizontally to have a distance between center of the beam and the spot
~ 2.5 - 3 mm.
                Reply   M1 ThomX used while shifted from damaged spot , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics Screenshot_2022-09-19_2_172943.pngScreenshot_2022-09-19_1_171834.png00mode_LOCK.jpg00mode_LOCK_saturaed.jpg
Yesterday , we locked the cavity and we see a sign of a high finesse on the transmission signal, but no measurement of Finesse was done.

we have a coupling of ~ 45%, which is a loss of 20% from the previous coupling of 60%

an estimate done by Ronic MATLAB simulation for the coupling drop where we have 200 pp additional losses and gain of 2.6 k we should get a transmission
                   Reply   M1 ThomX used while shifted from damaged spot , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics 
To compare between the 2 images of the cavity mode:


the mode by itself has an integration time of 0.06 ms, position (x, y) = (1142.969, -53.932) um on the beam profiler 
the
mode saturated with the spot next to it almost at max intensity has an integration time of 50 ms, position (-3700, -2000) um


comparing
                      Reply   M1 ThomX used while shifted from damaged spot , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics 00mode_damaged_0_26ms.jpg00mode_damaged_saturted_50ms.jpgreflection_noLock.jpgreflection_Lock_0_15ms.jpg
On Wednesday 21st , I opened the cavity did an additional 2 mm shift of the injection mirror and put it under vacuum again.

Locked the cavity, and observed the transmitted beam.

The second spot is still visible on the beam profiler , the distance difference between the 2 spots is ~ 5.2 mm (the same as before )
                         Reply   M1 Gamma Factory, posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics 00mode_ThomX_Mirror_degeneracySpot_1point04ms.jpg00mode_ThomX_Mirror_degeneracySpot_saturateat50.jpgCoupling_mirror_.jpeg
In the morning, Vacuum broken and rotated M1 ThomX 90 degrees clockwise, locked the cavity in air and we observe a degeneracy close to the fundamental
mode.

In the afternoon, I cleaned M1 from Gamma factory using pure ethanol and pure water with the spincoater
                            Reply   M2 ThomX spherical Cleaning , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics 6x
Today, M2 Spherical-3 from ThomX that was installed inside the SBox was removed, there was one big dust on the surface of the mirror, mirror was cleaned

using pure ethanol and pure water with spincoater. (images taken with arrow far from us)

M1 from Gamma factory, fixed with the addition of the ring with 3 screws.
Entry   Power storage In Cavity, posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics 
We start of power output from amplifier of 1W with only the first and second stage on then we start with the third stage power increase,

Note: when changing the current on the third stage 4 diodes, better to do it step by step for each one with a step of ~ 0.5 A


 








    Reply   Power storage In Cavity, posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics Transmission_after_S2.jpg
At transmission power of 42 mW, coupling 60%, we see fundamental mode with a degeneracy

The D-shape motors were moved to a position 2 000 000 steps (in theory they should be the max position)

but no change appeared on the 00 mode or the higher order mode.
       Reply   Power storage In Cavity, posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics 
Power increased in the amplifier

reflective filters added at the transmission point to be able to have signal on the Beam Profiler, Transmission diode and power meter





Amplifier output current
          Reply   Power storage In Cavity, posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics 00mode_higer.jpg00mode_Removed_higer.jpg
at max stage we reached at 2.5 A on the diodes we have

8000 gain , coupling ~ 60% , with power inside the cavity 50 kW

 
             Reply   liPower storage In Cavity, posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics Screenshot_2022-09-13_0_184445.png
After changing the mirror M1 and cleaning the 2 mirrors

They were placed in the cavity box (avoiding touching the mounts to not affect the alignment and placing the mirrors as close to the previous
position)
                Reply   Power storage In Cavity, posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics High_Finesse_sign_on_transmission_.jpgScreenshot_2022-09-14_0_161520.png
The cavity was locked under vacuum, coupling is approximately < 10%

The lock was relatively easy and the usual sign (oscillations on the transmission tail) of high finesse on the transmission signal was not seen.

 
                   Reply   Power storage In Cavity, posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics Screenshot_2022-09-14_0_161520.png
We improved the lock using the alignment, polarization and CEP , the maximum we got was ~ 12% coupling

only the second stage is on !

Decision : this is the maximum we can obtain using the M1 from mighty laser 
Entry   Locking Amplifier with Cavity , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics 20220907_00mode.jpg20220907_00mode_diameter.jpgScreenshot_2022-09-07_0_174654.pngScreenshot_2022-09-07_2_182520.png
Today we managed to observe the fundamental mode and stabilize the scan on it until we improved the alignment enough.

We see some coupling, but it is very week < 5% , We improved the alignment and the polarization, but there is still no explanation to why
it is very low.
    Reply   Locking Amplifier with Cavity , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics 
Today, we played on the CEP but using the I-tune input of the Menhir Laser (+/- 5V maximal range).

unfortunately, one only saw a very weak improvement of the transmission by 10-20%... and the coupling improvement is almost zero.

the best improvement was for the maximal I-tune range (+5V) which maybe means that we could improve more the effect if were able to get a full
       Reply   Locking Amplifier with Cavity , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics Screenshot_2022-09-08_0_133245.png
We played on the CEP using the USB command "id0=xxxxx" of the Menhir.

we put id0=48650 and we improved A LOT the transmission and coupling (~ 60%)

here is an image of the first attempts to lock... but the locking is quite difficult.
          Reply   Locking Amplifier with Cavity , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics Screenshot_2022-09-08_2_144338.png
We managed to lock the cavity by adding the AOM , but the lock is still difficult to stabilize.

There is some high frequency compensated by the AOM at ~ 170 kHz (yet to understand from where it comes from)




Manar
             Reply   Locking Amplifier with Cavity , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics 
We wanted to increase the power of the amplifier to measure the transmission output at M2,

but locking the cavity again was very, very difficult.

We will try again tomorrow.
             Reply   Locking Amplifier with Cavity , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics 
We locked the cavity, and it is stable using the Transmission,

the high frequency that we thought could have a reason for instability, is due to the high power on the photo diode of the PDH box which can
cause non-linearity effects in the signal.
                Reply   Locking Amplifier with Cavity , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics Screenshot_2022-09-09_0_120737.png
image of the lock with Coupling of ~ 60%

 




Manar
                   Reply   Locking Amplifier with Cavity , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics 
Alignment was improved to ~ 1.2 V on the photodiode.

Only the second stage was on with ~ 1 W output from amplifier

we measured the transmission from S2 to be 2.3 mW
Entry   Telescope / amplifier output, posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics 
The previous Sbox telescope was dismantled and the mechanical components cleaned.

its lenses are still in the mounts, it looks that two of them are spherical and two are cylindrical

2 are -100 mm and 2 are +150 mm, there is also a box containing fused silica lenses that could be used.
    Reply   Telescope / amplifier output, posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics Focal_length_divergence_method.pdfBeam_Profile_at_high_power_.jpgSBOX_CELIA_AMPLIFIER_Divergence_measurement.pdf
Beam divergence was measured using a method called  "Focal
Length Divergence
Measurement Method"
       Reply   Telescope / amplifier output, posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics 20220823_setup.jpg
I placed a periscope to adjust the high of the beam from the amplifier output from ~ 10 cm from the table to ~ 15 cm

a dichroic mirror placed after it to reject the pump laser, all the mirrors on the path to the cavity were replaced with dielectric mirrors BB01-E03

the length of the path from the amplifier output to the cavity coupling mirror ~ 2 meters
          Reply   Telescope / amplifier output, posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics Capture.PNGTelescope_AMPLI_CELIA_1.xml
Here is a view of beam propagation in the optical software : GaussianBeam

the red filled shape is the model of the CELIA amplifier beam propagation with a divergence of 4.46 mrad
(the 2 black dots is the measurement of the beam size without any lens to change the beam propagation).
             Reply   Telescope / amplifier output, posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics Ampli_Celia_2.3mrad_divergence_New_Telescope.jpgBeam_waist_at_injection_image.jpg
Note the correct beam divergence is approximately ~ 2.3 mrad

M2 = 1.1 in this fit, but it is not yet optimized !!!!! could be reason for not accurate telescope
reading.
                Reply   Telescope / amplifier output, posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics 20220905_Telescope_lense_placement.jpg
Am adjustment on the lenses position to have a smaller waist.

+ 250 mm @ 88 cm from amplifier

-150 mm @ 111 cm from amplifier
                   Reply   Telescope / amplifier output, posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics 
We increased the power of the amplifier up to 10 W to see if there is a change in the beam shape at the injection point or the transmission.

There was no change in the shape of both of them from the reading at 1 W (with only the 2nd stage on)

Only saw an increase in the transmission power, which is expected.
       Reply   Telescope / amplifier output, posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics Beam_Profile_Fit_using_gaussian_Beam.jpgBeam_Profile_Fit_using_gaussian_Beam.xml
removing the reading which is not correct (wrong use of software)

redone a reading similar using a lens of focal 250 mm got a FWHM-X = 0.64 mm , FWHM-Y = 0.84 mm

using the vertical to calculate the divergence, we get divergence ~ 2.17 mrad which is closer to fit obtained for the beam profile by taking
Entry   unsuccessful telescope design :-(, posted by Ronic Chiche at Optical room about lasers and optics image_at_z_being_40mm.pngbeam_fit_at_z_being_40mm.pngpropagation_fit.png
we wanted to calculate the right telescope with 2 spherical lenses.

1) we have the FP cavity mode size which is 0.58mm at the input mirror and 0.7mm at the output mirror.

2) we planned to measure the laser beam at the output of the amplifier working at P=1W (2nd stage ON only).
Entry   2nd stage CELIA amplifier, posted by Ronic Chiche at Optical room about lasers and optics 2nd_stage_pump_wavelength.jpg
today, we measured the 2nd stage CELIA amplifier pump wavelength : 970-990 nm
    Reply   2nd stage CELIA amplifier, posted by Ronic Chiche at Optical room about lasers and optics image_faisceau_multimode_@1030nm.PNG
today we did several test with the Dichroic shortpass mirror (Thorlabs DMSP1000) and with a 10nm optical filter around 1030nm (which works in tranmission
at AOI=0).

one used the dichroic mirror in reflection: one should cut the pump @970-990nm and we should keep only the signal @1030nm.
Entry   2 Mirror Setup @ 216.6 MHz, posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics | detectors and electronics 20220706_Setup.jpgScreenshot_2022-07-06_1_181116.pngFinesse_Fit.jpg00mode.jpg00mode_diameter.jpg
The SBox cavity setup was changed to have only 2 mirrors M1 plane and M2 spherical, both from ThomX

Distance between the mirror ~ 72 cm , increased from 70 cm to take into account the thickness of the ThomX mirrors

Two lenses (300 mm @ 50 cm , 200 @ 104 cm) were placed to have the beam radius ~ 0.55 mm.
    Reply   2 Mirror Setup @ 216.6 MHz, posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics | detectors and electronics 00mode.jpg00mode_diameter.jpgScreenshot_2022-07-08_0_164115.pngSlide1.JPGSlide2.JPG
The cavity was realigned using irises instead of pinholes, gave a better alignment.

The inside of the box, the spherical and the injection mirror were cleaned and placed back inside the box.

we see beating of fundamental mode, previously at the transmission point we placed a wedge to split the beam which resulted in an elliptical
       Reply   2 Mirror Setup @ 216.6 MHz, posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics | detectors and electronics Screenshot_2022-07-08_2_182405.png
Update for Finesse measurement, The cavity was put under vacuum ~ 1.1*10^-1 mbar

and the alignment and coupling improved.

FSR = 210.1 MHz
          Reply   FSR change & Finesse Measurements , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics | detectors and electronics 00mode.jpg00mode_diameter.jpg00mode_diameter_fit.jpg
The FSR of the 2 mirror (plan-spherical) Cavity was adjusted from 210 MHz to reach 216.643 MHz

it was done by having two reference irises, one at the injection point and one at the reflection 

then changing the position of injection plan mirror to slightly closer distance and monitoring the reflection on the oscilloscope to be max.
             Reply   FSR change & Finesse Measurements , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics | detectors and electronics Screenshot_2022-07-11_1_204143.pngScreenshot_2022-07-11_0_203646.png
Yesterday evening the cavity was Vacuum pumped up to pressure of 5.5*10^-2 and locked 

changed FSR to be 216.662 MHz and alignment a little and measured the Finesse

in Vacuum we have average Finesse = 30341.6265
                Reply   FSR change & Finesse Measurements , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics | detectors and electronics 
a Finesse of 30k with the present mirrors :

T1=120 ppm ;A1=(2.6+1) ppm;
T2=1.5 ppm ;A2=(4.5+0.27) ppm;
                   Reply   Installation of D-shaped mirror / Alignment, posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics | detectors and electronics 
To prepare for the amplifier. I installed the D-shapped mirrors after cleaning (using aceton and ethanol) between the cavity 2 mirrors.

Before closing, I observed the back reflection from M1 (injection mirror). both the injection and reflection lines were off, due to that there
was an internal reflection hitting the walls of the cavity.
                      Reply   Installation of D-shaped mirror / Alignment, posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics | detectors and electronics 
The D-shaped mirrors are installed properly and not cutting the path of the beam.

The cavity has been aligned again and 00 modes beating observed, and external reference points has been placed.




Manar
    Reply   2 Mirror Setup @ 216.6 MHz, posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics manip2miroirs.pptx2mirror_plan_shperical_beam_size.png
Adding information about the 2 mirror cavity setup (plan - spherical) that is currently installed.

From Aurélien at the start of the manipulation.

@ 0 is where the injection mirror is located
Entry   Amplifier output Beam Profile, posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics 20220819_Setup.jpg
In preparation to measure the output beam profile from the amplifier at high power, I have placed two wedge mirrors just before the beam dump to be able
to extract the beam.

One of the wedges was taken from ThomX bunker, also the HR and AR mirrors were taken to plic room in case we might need them
    Reply   Amplifier output Beam Profile, posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics 
Beam divergence after amplifier 4.46 mrad

 




Manar
Entry   CVBG stretching / Fiber Injection , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics | detectors and electronics | software 7x
Before injecting into the amplifier, the pulse needs to be stretched using a CVBG, type attached.

the CVBG is to be used at a small angle, the beam shape and spectrum after the PBS is attached.

After measuring the beam profile, a mirror was placed to direct all the power for fiber injection
    Reply   CVBG stretching / Fiber Injection , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics | detectors and electronics | software 
closing series




Manar
Amer wrote:



Before injecting into the amplifier, the pulse needs to be stretched
Entry   Alignment / Table setup , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics | detectors and electronics | software 20220722_table_setup.jpg20220722_tablesetup.jpg
The current setup of the optical table attached.

The cavity is aligned and the lock of the fundamental mode has been attempted, but the mode is drifting too quickly to be able to follow.

I have placed the cavity under vacuum for a better stability.
    Reply   Alignment / Table setup , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics | detectors and electronics | software 
closing series




Manar
Amer wrote:



The current setup of the optical table attached.
Entry   CELIA amplifier installation, posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics | detectors and electronics | software 
The amplifier was installed on the optical table next to SBox table.

The CVBG that will be used for stretching before amplification needs cleaning (they are very fragile, 'ask victor for best method')

The software to drive the diodes of the amplifier we have is not the compatible one.
    Reply   CELIA amplifier installation + chiller, posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics | detectors and electronics | software WhatsApp_Image_2022-07-22_at_4.26.24_PM.jpgWhatsApp_Image_2022-07-22_at_4.26.24_PM.jpgWhatsApp_Image_2022-07-22_at_5.02.24_PM.jpg
Amplifier placed next to the pulsed laser on the table under the airflow

The output is in free space with height from the table of about 10 cm, note the injection height into the cavity is between 14 - 15 cm.

a power cable is placed but not plugged.
       Reply   CELIA amplifier installation + chiller, posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics | detectors and electronics | software 
The software to control the CELIA amplifier is on the laptop that was placed in ThomX bunker.

I have placed it in the PLIC room next to the SBox table.

it is called 'Alphanov Control Software'
          Reply   CELIA amplifier installation + chiller, posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics | detectors and electronics | software 
Closing series




Manar
Amer wrote:



The software to control the CELIA amplifier is on the laptop that was
Entry   "ThomX" CELIA Amplifier commissionning, posted by Ronic Chiche at Optical room about lasers and optics 
The "ThomX" CELIA amplifier is installed on the optical table.
I added all the rubber pieces available between the 2 racks to isolate as best as possible the top rack, which embeds some fans, from the bottom
rack from which the laser beam is going out to the FP cavity.
    Reply   "ThomX" CELIA Amplifier commissionning, posted by Ronic Chiche at Optical room about lasers and optics Capture.PNGCapture2.PNG
Beam size at the amplifier output:

to make this measurement, I switched ON only 1st and 2nd stage.

the dichroïc mirror seems to work the best in reflection at normal AOI !!!
       Reply   "ThomX" CELIA Amplifier commissionning, posted by Ronic Chiche at Optical room about lasers and optics 
this afternoon, with Fabian, we did some measurements on the 3rd stage.

finally we used the Dichroïc mirror at AOI=45°C as first mirror and a Thorlabs BB1-E03 as 2nd mirror to send the
beam to the powermeter.
Entry   OEwaves lock and Finesse measurement, posted by Ronic Chiche at Optical room about lasers and optics 
this morning, I locked the FP cavity with the OEwaves CW laser and the "Fred fiber amplifier" used at 500mA of pump current.

the lock was much more easy than with the Koheras.

I had to change the 10GHz EOM which seems damaged as the modulation depth is very low and does not allow a Finesse measurement by modulation
Entry   Koheras CW laser lock on FP cavity, posted by Ronic Chiche at Optical room about lasers and optics | detectors and electronics 
I locked the Koheras CW on the FP cavity but the lock was pretty noisy and very difficult to acquire.

I tried to produce some modulation sidebands close to 216MHz to measure the Finesse but the power loss was very small so, the signal to extract
the Finesse would be unreadable !
Entry   Pulse duration measurement before and after CVBG (as a strecher), posted by Ronic Chiche at Optical room about lasers and optics pulse_measurement_without_and_with_CVBG.pngpulse_measurement_after_CVBG_compared_with_convolution.pngSpectrumafterCVBGzoom.png.png
I recorded the pulse shape of the MENHIR 216MHz in its fiber injection setup.
the fiber is then connected to the Labbuddy photodiode (~ 15GHz BW) and then to the R&S RTO2000 4GHz scope (~ 100ps rise time).

1) I put a mirror just before the CVBG.
Entry   chiller for CELIA amplifier, posted by Aurélien Martens at Optical room about utilities 
The chiller of CELIA amplifier has been moved from the corridor to the changing room in front of PLIC. 

It was not functionning well (quick drop of flow below 0.9l/min). After several cleanings of the filter, shorting the water circuit a stable
2.1l/min flow was obtained. Then the water circuit was elongated to go close to the amplifier but not into it. Allowing to get about 1.3l/min stable. Now
    Reply   chiller for CELIA amplifier, posted by Aurélien Martens at Optical room about utilities 
today, temperature of the chiller has been set to 23°C.

measured temperature in the chiller reaches 23°C after approximatively 10 minutes




Aurélien
Entry   Images of ThomX mirrors , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics ThomX_Spherical_Front_coating.jpgThomX_Spherical_2_Front_coating.jpgThomX_Spherical_back.jpg
Under the microscope,

the spherical mirrors show the deposit of metal dots on the reflecting surface and not on the back of the mirrors

The mirror with fewer spots near the center was used in the setup.
    Reply   Images of ThomX mirrors , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics 
Mirror images in the previous log showing the metal deposit of the coating of the spherical mirrors

(not sent by mail due to large size of images)




Manar
Entry   SBox Finesse at 216.6625 MHz, posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics | vacuum 20220624_SBox_MENHIR.pptx
The Sbox currently has the injection from ThomX installed T ~ 120 ppm , M2 planar from Sbox spare and M3 / M4 spherical mirrors from Sbox installed.

The last finesse measurement that was done gave a Finesse of ~ 19300 (After cleaning M2 using ethanol + aceton + pure water)

on Friday the whole optical table was cleaned again and the inside of the box was cleaned (even with a lot of dust inside the box the Finesse
    Reply   SBox Finesse at 216.6625 MHz, posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics | vacuum 
Max Finesse obtained @ 4 mirror setup was ~ 19 300  

With M1 from ThomX , M2/M3/M4 from SBox




Manar
       Reply   SBox Finesse at 216.6625 MHz, posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics | vacuum 
 




Manar
Amer wrote:



Max Finesse obtained @ 4 mirror setup was ~ 19 300  
Entry   Telescope - Spacial Matching , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics SBox_Spacial_Matching_Telescope.png
Divergence of the CW beam out of the collimator measured after 1 meter to be 


2 x = 0.7425  mrad  --> x = 0.37125  mrad
    Reply   Divergence of the CW beam after collimator , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics 
Closing the series of the telescope for the beam @ 133.33 MHz

 

 
Entry   Fundamental Mode TEM00, posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics 20220524_SBox_Setup.png00mode_CW_piezo_drive.bmp00mode_11mode.bmp
The current setup for the SBox has a beam viewer and 2 photodiodes placed at reflection and transmission.

The CW laser piezoelectric crystal was driven using the lase lock system to observe the 00 mode.

Mode Observed and has no reflection (from what was previously seen)
    Reply   Fundamental Mode TEM00, posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics beamviwer_transmission_at_M3.bmpbeamviwer_transmission_at_M4.bmp
Adding images from the transmission after the spherical mirrors M3 and M4 window for a resonating mode inside the cavity.

There appears to be some misalignment from the center of the mirror ???

 
       Reply   Fundamental Mode TEM00, posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics 20220530_00_Mode.bmp00_Mode_Beam_Transmitted_Position_drift_due_to_temperature.bmp
Images of the Transmitted beam at M2 mirror at different days. 

The first one was from last week, the second from yesterday.

There is misalignment (drift due to temperature) from the position where the beam was initially. ( reference taken between centers of mode and
          Reply   Fundamental Mode TEM00, posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics 
Closing series of 00 mode for FSR @ 133.33 MHz

 




Manar
Entry   Cavity Lock , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics | detectors and electronics | software Screenshot_2022-05-30_0_125247.png20220530_00_Mode.bmp11.bmp
Start with the cavity lock images attached, taken from last week, at start we have a coupling ~ 5%  and started improving on the
alignment .

The image of 00 modes attached corresponds to the coupling seen on the oscilloscope.
    Reply   Cavity Lock , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics | detectors and electronics | software 20220607_SBox_Setup.pngMa1_Ma2_Horizontal_end-of-day.jpgMa1_Ma2_Vertical_end-of-day.jpg
Current setup at SBox for locking the cavity

After spacial matching, the coupling increased to ~ 15 - 20 % 

The locking was done for the fundamental mode, tried to improve the coupling with the motors, but the lock is very unstable to be investigated.
       Reply   Cavity Lock , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics | detectors and electronics | software 00_Mode_Locked_Under_vacuum.bmpMa1_Ma2_Horizontal_end-of-day.jpgMa1_Ma2_Vertical_end-of-day.jpg
Cavity locked today under vacuum and no airflow, it is stable over a long time

the alignment was improved and an increase of the transmission by 20 % from its original value

unfortunately,  data from the oscilloscope was saved, but it was not in the correct format (image) to show.
          Reply   Cavity Lock , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics | detectors and electronics | software 
Closing the series for the setup

The cavity was only locked @ 133.33 MHz but the Finesse was not measured

The FSR was changed to match the new laser MENHIR 216.6625 MHz 
Entry   Menhir Pulsed Laser, posted by Manar Amer at Optical room about mechanics | lasers and optics | detectors and electronics MENHIR_injection_into_fiber.jpgSBox_M.jpg20220620_SBox_MENHIR.pptx
The SBox Length (FSR), was changed to match the repetition rate of the Menhir pulsed laser Frep = 216.6625 MHz

It was changed by removing the 2 D-shaped mirrors placed between M1 and M2, distance between M1-M2 ~= 169 mm 

it was still needed to be adjusted with M1 motor to reach the correct FSR.
Entry   KBox Alignment , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics 7x
Starting with the alignment of the KBox using CW Koheras.

The size of the CW output from the collimator at 1 meter from is ~ 2.4 mm, to be adjusted with lenses to match the cavity !!! (attached
image)
    Reply   SBox Alignment , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics 6x
SBox alignment, using CW laser Koheras power 1 mW


Finished M1 and M2 alignment using the diffraction patterns seen on the beam profiler, 
the beam fit is not very good ?? (image taken)
Positions of Ma1 and Ma2 motors are
       Reply   SBox Alignment , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics Ma1_Ma2_Horizontal_Position_Optimized.pngMa1_Ma2_Vertical_Position_Optimized.pngAfter_M1_diaphram_1m_Saturated_Beam_Optimized.jpgAfter_M2_M1_diaphram_Saturated_Beam_Optimized.jpgAfter_M2_M1_diaphram_Beam_Optimized.jpg
After pointers and Advice from Aurélien,

improvement of the beam alignment through M1 and M2 irises was done.

To improve the image on the beam profiler, I cleaned the alignment mirrors and the windows using pure ethanol and optical lens cleaning tissue,
          Reply   SBox Alignment , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics 
Remember to update the position of the reference Irises tomorrow !!!!




Manar
Amer wrote:



After pointers and Advice from Aurélien,
             Reply   SBox Alignment , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics 9x

Adjust the placement of the Irises  (done at the start of the day, adjusted at the end
when M1 mirror was placed)
Improvement on the
Ma1 and Ma2 (The Alignment Mirrors)

Improves the alignment a bit. There is an observation where there
                Reply   SBox Alignment , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics all_mirrorsplaced_after_m2_window.jpg20222704_SBox_alignment.pptx
Finished the alignment of the SBox with M1 of SBox placed, to be changed to gamma factory mirror later

Observed what seems to be transmission through M2 mirror, to be confirmed. image attached shows it

a PowerPoint attached showing the details of today's work.
                   Reply   SBox Alignment , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics Beating_TM00_SBox_damaged_M1.jpgBeating_HigherOrder_SBox_damaged_M1.jpg
Last week In FP cavity we had all SBox mirrors including the damaged M1 mirror.

The beating was observed with just a slight adjustment on M4 alignment.

In addition, it was also observed while driving the piezo of the CW laser.
                      Reply   SBox Alignment , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics M2_alignment_M3_pinhole.jpgM3_alignment_M4_pinhole.jpgM4_alignment_M1_pinhole.jpgBeating_TM00_CW_piezo_drive.jpg
Today; replaced the M1 SBox mirror with M1 from gamma factory , following the previous alignment.

Removed all mirrors and cleaned them one by one.

Started with no M1, placed M2 did its alignment through M3 pinhole, then placed M3 aligned it through M4 pinhole, then placed M4 aligned it through
                         Reply   SBox Alignment , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics Beating00_after_rotatingM2_2.jpg
Yesterday, to find the source of why the mode is deformed, I tried to rotate the mirrors to see if there is a change.

I started with M2 and rotated it by ~ 90 degrees, there is a change in the shape of the beam.(image attached)

Will see if changing M2 to the spare M2 from SBox can fix the issue.
                            Reply   SBox Alignment , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics TM00_mode.jpgTM01_mode.jpgTM10_mode.jpg
M2 Sbox changed to spare. Alignment of M2 was redone. 

With the help of Ronic , We observe fundamental mode of the cavity with higher order modes. A frequency scan on the piezo was done to find the
beating frequency , the shape is elliptical with no clear deformation.
                               Reply   SBox Alignment , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics 7x
The external and internal alignment was redone.

External Alignment : the collimator position moved so in order to have a good start I placed 2 metallic mirrors and did a rough retrace of it's
line through the cavity box.
                                  Reply   SBox Alignment , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics 
Closing Series for Alignment.

Beating observed, beam is in the locking stages

 
Entry   Spincoater - Mirrror cleaning , posted by Manar Amer at Optical room about utilities 
In preparation for cleaning the mirrors.

The spincoater has been moved with its bump into the sas of the SBox.

The pure water used will be provided by Alice, as the previous source in the workshop is not available.
    Reply   Spincoater - Mirrror cleaning , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics | utilities Reflection_one_front_after_cleaning.jpgreflection_two_front_before_cleaning.jpgReflection_two_front_after_cleaning.jpg
Used the spincoater and pure water to clean dielectric mirrors which will be installed inside the SBox for directing the reflection line.

The method : place pure alchole on mirror - wipe it using white sterile tissue (in one direction) - clean with pure water in spincoater suing
cotton swap .
       Reply   Spincoater - Mirrror cleaning , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics | utilities Images_SBox_Mirrors.pptx
Images of the SBox mirrors cleaned at the same time when the cavity was aligned.

Directly from the spincoater to the SBox directly.

PowerPoint attached shows details
          Reply   Spincoater - Mirrror cleaning , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics | utilities 20220509_Images_SBox_Mirrors.pptxM1GFA.jpgM2FA.jpgM3FA.jpgM4FA.jpg
PowerPoint shows the detailed images of all the mirrors before and after cleaning.

Images of SBox mirrors and M1 from Gamma factory attached only for the front after cleaning

the lines showing are on the back of the mirrors, they come from the spinning mount the mirrors are fixed on in the spin-coater.
             Reply   Spincoater - Mirrror cleaning , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics | utilities M2_spare_fb_2.jpgM2_spare_fa_2.jpg20201210_M2_spare_after_cleaning.tif
Following the observation that when rotating M2 plan mirror of SBox the deformation position of the mode changes.

M2 was replaced with M2 spare of SBox 

images of the mirror front side attached before and after cleaning, no spots at the center, but there seems to be 2 spots far from the center
                Reply   Spincoater - Mirrror cleaning , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics | utilities 
While repeating the alignment, the mirrors were cleaned using the spin-coater and placed again.

The current mirrors placed in the SBox are

M1 plane injection from Gamma factory
Entry   Clean Airflow Dust measurements, posted by Manar Amer at Optical room about detectors and electronics | utilities 
The dust meter cap was cleaned using Alcohol, and using the filter white cap the dust count was (0 Av. 10 min)

After the dust counter was hand held in direct airflow, it counted (1581 p/m3 Av. 2 min).

I tested the count also in the SAS, and it counted twice the amount ~ 4500 p/m3
    Reply   Clean Airflow Dust measurements, posted by Manar Amer at Optical room about detectors and electronics | utilities 20220408_DustMeasurement.jpg
Dust measurement done today on  top of the SBox average 10min




Manar
Amer wrote:



The dust meter cap was cleaned using Alcohol, and using the filter white
Entry   Dust Cleaning of SBox, posted by Manar Amer at Optical room about utilities Log_Top_window.jpgLog_Reflection_window.jpgLog_Injection_Side_window.jpgLog_Injection_side_window2.jpg
An Initial cleaning of the KBoX outside was done, All the optics and mechanics placed that were on the table were removed.

Only the old Mitylaser amplifier remains on the table.

Since we will be using the ThomX Celia amplifier, we will remove it and place it in a secure location (to be decided).
    Reply   Dust Cleaning of SBox, posted by Manar Amer at Optical room about utilities 
The cleaning was done twice with half an hour interval between the two times
reading on the dust meter was taken after each time, and it was zero averaged over a 10-min




Manar
       Reply   Dust Cleaning of SBox, posted by Manar Amer at Optical room about mechanics | lasers and optics | utilities 6x
The inside of the cavity was cleaned today. It was very dirty and had big dust particles and fibers inside.

Cleaning was done for everything; wall, floor, fixed mounts, wires (still have some dust difficult to remove), edges.

The dust meter average was measured outside the cavity (2471 p/m3 av 6 min)  and inside after cleaning (1424 p/m3 av 10 min).
          Reply   Dust Cleaning of SBox, posted by Manar Amer at Optical room about mechanics | lasers and optics | utilities 20220331_Dust_Meter_Outside_cavity_Av10min.jpg20220331_Dust_Meter_Inside_cavity_Av10min.jpg
After an overnight where the cavity box was left open, a measurement of the Dust meter was taken:

Outside on the optical table on direct air flux (1701 p/m3 Av 10 min) and

Inside the cavity box (998 p/m3 Av 10 min)
Entry   Mightylaser Amplifier , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics | cabling 
Migthylaser amplifier has been moved from the SBox table to the PLIC table.

 
Entry   OEwaves CW Laser - Phase Noise , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics | detectors and electronics 20210207_OEwaves_laser.jpg20210207_Self_coupling_setup.jpgSchematic-setup-for-optical-delayed-self-coupling-detection.png

We started measuring the phase noise on the OEwaves CW laser.

Class 3b
wavelength 1.5 um


The
procedure is done using self coupling of the laser

splitter 50%-50%\
delay line 100 m 
all fibers are PM type
(polarity maintained)
Photodetector is "lab buddy", very fast diode.
Note: différance from schematic (we did not
    Reply   OEwaves CW Laser - Phase Noise , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics | detectors and electronics 
a correction on the wavelength of the laser  it is 1030 um 




Manar
Amer wrote:




We started measuring the phase noise on the OEwaves CW laser.

Class
       Reply   OEwaves CW Laser - Phase Noise , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics | detectors and electronics 
correction on unit 1030 nm




Manar
Amer wrote:



a correction on the wavelength of the laser  it is 1030 um 
Entry   Origami SN2440 133MHz laser tests, posted by Ronic Chiche at Optical room about lasers and optics IMG_20210610_161502.jpgspectre_133MHz.PNGScreen_0015.png
Today, we received the Origami SN2440 133MHz oscillator from repair (NKT mentioned a defective wire inside the controller....)

We immediately installed it behind an isolator (Faraday rotator+PBS+halfwave plate).

the output power is around 60mW.
Entry   Origami SN2440 133MHz laser power measurment... and failure, posted by Ronic Chiche at Optical room about lasers and optics 133mhzpower.PNG133mhz_power_zoom.png
we received from NKT the Origami SN2440 133MHz oscillator from repair on 2020/12/17
and we measured the power trend from 2020/12/21 until the whole winter Hollyday, during 14 days and 17h (1 273 334 s).
the power was quite constant, about 58mW (the measurement has been done with the OD2 filter and using a (x20) factor in the software to compensate
Entry   Transmission Measurements for the Mirrors. , posted by Manar Amer at Optical room about lasers and optics 6x

Thursday 10 December 2020:   First Test Measurement - Inside Box

 The transmission ( T ) for the mirrors of SBOX
and ThomX was measured over a range from the center of the mirror up to 5mm.
 
The first setup was initially done while the
mirrorr is installed inside the metal box, when measuring T we observe that there is an erregular  change in the power measured as we move azay from
Entry   Mirror's cleaning and microscope imaging, posted by Loïc Amoudry at Optical room about lasers and optics 14x
On 10th of december 2020 we cleaned the SBOX mirrors and took microscope images (the name of the images indicates what they are).

There are 7 mirror, the initial M1 (spot in the center), M2 (spot on the edge), M3 and M4 which made the 200-400kW and the M2, M3 and M4 SPARE.
The difference we make between M3 and M4 SPARE is the number on the box (11 or 13).
Entry   amplifier, posted by Huan Wang at Optical room about lasers and optics 1st_stage_amplifier_monitoring_photodiode_signal.jpg
Onefive output power is 24mW now, and 2.41mW(after EOM) injected into fiber,

a injection power monitor added, 99% (2.06mW)  injected into amplifier, 1% (16.1uW) monitored with photodiode DET36A/M, which
gives ~500mV DC signal on oscilloscope with 1Mohm impedanc;
    Reply   amplifier, posted by Huan Wang at Optical room about lasers and optics 
I just had a phone call with Jérome and he told me 2 things :

* Be carefull ! the MightyLaser amplifier is not designed to work with 33MHz laser : the streching level is not sufficient !
One could worsen the phase noise by self-modulation due to peak power or even distroy the amplifier !
Entry   Microscope and cleaning of SBOX mirrors, posted by Loïc Amoudry at Optical room about lasers and optics resume_nettoyage_apres_sejour_dans_K-BOX_et_montee_en_puissance.PNG
The mirrors went in the cavity the 28th of november (We did several power up to 30kW stored and only one to 40kW then the power went down to 2kW
during the run).

Microscope study shows that mirrors get some dust during the handling [travel from microscope to SBOX --> installation -->
    Reply   Power up to 48kW crater effect again, posted by Loïc Amoudry at Optical room about lasers and optics 3A_136mWtrans.png4A_126mWtrans.pngmode_strange.png
As we said, after glow discharge and spin coater we recovered a low power finesse ~23000 (aligning away from the M1 crater).

Today, we have made some power up to 48kW (3A on 3rd stage). At this power, there was no important effect on the transmission which can be compared
with the coupling (see image "3A_136mWtrans"). We waited ~20min without aligning and the power dropped slowly (misalignment) to 39kW. 
Entry   analysis of stored and reflected power, posted by Ronic Chiche at Optical room about lasers and optics 6x
the 10th of January, we increased the power of the amplifier to study the cavity transmitted and reflected power signals.
analyzing the noise transfer functions of transmitted and reflected power one could deduce the Finesse of the cavity.
the power of this technic (if it is confirmed) does not depend on the decay time of one signal which depends on the speed of the cut off but on
    Reply   analysis of stored and reflected power, posted by Ronic Chiche at Optical room about lasers and optics Losses.pdfM1_losses_vs_Pcav.png
A chart which summarizes the data we have or we can estimate.

in orange, the case 1, where we suppose the initial cold Finesse is the one measured by modulation technique in December 2019 (F=20.8k).
    Reply   analysis of stored and reflected power, posted by Ronic Chiche at Optical room about lasers and optics untitled.png
with this Finesse around 22-23k, the technique comparing TRANSMISSION and REFLECTION signals doesn't work, even in taking into account individual
photodiode time responses.
It seems that the cavity is not completely stationnary and the shapes are not comparable easily with just a Low Pass Filter related to the Finesse.
Entry   SBOX mirrors cleaned, posted by Loïc Amoudry at Optical room about lasers and optics 
Today, SBOX mirrors have been cleaned with spin coater on HR face and isoprop on back face. They show similar spots as before.

They also have been installed in the SBOX. The M1 mount has been displaced so the beam doesn't go in its center (spot).
    Reply   SBOX mirrors cleaned, posted by Loïc Amoudry at Optical room about lasers and optics 
Yesterday, after installation and alignment of mirrors and cavity, the Finesse has been measured with cavity at air pressure, with Koheras and modulation
technique.
the measurement has been done 7 times with quite different fits for the Finesse : 21.5k, 21.5k, 23.7k, 21.3k, 22.3k, 22k, 21.5k
       Reply   SBOX mirrors cleaned, posted by Loïc Amoudry at Optical room about lasers and optics 
Today we put the cavity to vacuum (~ 0.1 mBar) and we measured again the Finesse with Koheras and modulation technique.
the measurement has been done 3 times with Finesse of 23.2k, 23.8k, 23k




Loïc
Entry   Glow discharge cleaner on SBOX mirrors, posted by Loïc Amoudry at Optical room about lasers and optics glow.PNG
The glow discharge cleaner has been tested on the SBOX mirrors.

I've put them 1 by 1. Each run was 15min long at 15mA. The mirrors HR face was always away from the electrode and ~35° angle
with the support. These values have been choosen thanks to the reference:
Entry   CFBG removed from ThomX CELIA amplifier, posted by Loïc Amoudry at Optical room about lasers and optics 
The CFBG has been removed successfully and the amplifier is closed now.

The soldering machine had a calibration trouble and was sent to the company for review during holidays.

The output power has been checked and is the same as before (tested until 30W ouput power).
Entry   AFM analysis of M2, posted by Loïc Amoudry at Optical room about lasers and optics M2.PNG
We had enough time to proceed a quick scan of M2 which has also a hole but not centered on the mirror.

The hole is larger and higher than the one on M1. But the vertical range was to high for the AFM. Then we cannot see if there are sparkles or
not on this image. Further study with microscope would be welcome.
Entry   AFM analysis of M1, posted by Loïc Amoudry at Optical room about lasers and optics 200115_AFM_miroirs.pdf
AFM has been proceeded on M1 and M2.

The pdf shows the first images taken with the PLIC room Leica microscope (zoom x10 and x80).

Then the hole has been studied with a handmade microscope. It brought a better resolution. We can now see the hole has an edge, a center structure
Entry   Cavity beam axis moving with power, posted by Ronic Chiche at Optical room about lasers and optics 9x
how the cavity beam axis is moving during a lock when the cavity is hot ?
could it explain a part of the Transmission / Coupling signal decay ?

we placed 2 Basler camera, one at (30+Z) cm and the other at (85+Z) cm (Z is about 15cm) from the M3 mirror, we recorded the video during a lock
Entry   Beam size behind M2, posted by Ronic Chiche at Optical room about lasers and optics beam_diameter_behind_M2_-_1kW.pngbeam_diameter_behind_M2_-_30kW.png
Beam diameter behind M2 :

- 2nd stage @ 6A - 1kW inside cavity
sx = 2120 µm
    Reply   Beam size behind M2, posted by Ronic Chiche at Optical room about lasers and optics 
the telescope matchs the cold cavity beam, so it is normal to have a power decrease on the transmission photodiode when the cavity is heating at high
power.
we can try to adjust the telescope by moving lens, one by one, to increase the cavity power.
       Reply   Beam size behind M2, posted by Ronic Chiche at Optical room about lasers and optics 
Yesterday, we tried to better adapt positions of the telescope lenses, dynamically, during the lock, to improve the matching between input beam and cavity
mode.
it is a difficult task because it is quite sensitive to the alignment. we need to realign very often... and it is a long process.
Entry   Optical amplifier polarization state, posted by Ronic Chiche at Optical room about lasers and optics Screenshot_2019-12-17_8_122311.pngScreenshot_2019-12-17_7_122157.png
We placed a PBS + 2 photodiodes (PhD1, PhD2) at the output of the amplifier to check how the polarization of the amplifier changes with power.

example with 2nd stage @ 6A :
PhD1 = 24.7 mV
    Reply   Optical amplifier polarization state, posted by Ronic Chiche at Optical room about lasers and optics cavity_polar_2e_etage_1kW.PNG
The polarimeter was giving a strange 50% of DOP of the light coming from the cavity.
we had to calibrate (LONG calibration process with care) the polarimeter to get a proper 100% of DOP !
the polarimeter needs also a good alignment with 2 mirrors, a colimated beam and a max power on photodiode between 0.7 and 0.8 (use electronic gain
       Reply   Optical amplifier polarization state, posted by Ronic Chiche at Optical room about lasers and optics cavity_polar_3e_etage_2A_-_20kW.PNGcavity_polar_3e_etage_3A_-_30kW.PNGcavity_polar_3e_etage_3A_-_33kW.PNG
polarization state of the cavity at higher power : 20kW, 30kW  and 33kW (slight CEP and alignment optimization) :
the polarization state changes only a little to ~ 87° and is almost linear.




Ronic
Entry   first data with 3A on the 3rd stage, posted by Ronic Chiche at Optical room about lasers and optics Screenshot_2019-12-13_3_184235.pngHOM.gif
Today, at 3A on the 3rd stage, we saw some HOM effects.
the transmissions is about 100mW which corresponds to 30kW inside cavity.
we tried to play with D shape motors but without success.
    Reply   first data with 3A on the 3rd stage, posted by Ronic Chiche at Optical room about lasers and optics HOM_5-3_saturated.pngfundamental_mode_saturated.png
2 pictures :

typical beam with HOM

typical beam after moving the D-shape motor : no more HOM
Entry   2nd stage amplifier issue, posted by Ronic Chiche at Optical room about lasers and optics 
the 2nd stage amplifier needed several hours (4-5h) to reach its nominal power (we look at photodiode level on a scope), instead of the awaited 30 minutes.

could it come from the probable spectrum shifting of the OneFive laser ?
(the power coming from the CVBG, coupled to the fiber, is lower than expected).
    Reply   2nd stage amplifier issue, posted by Ronic Chiche at Optical room about lasers and optics 
Last time, we switched ON directly the 2nd stage at 6A without increasing/decrinsing slowly the current.
today, we switched ON the chiller, switched ON the 1st stage, switch ON the power supply of the 2nd stage at 0A and then we increased slowly the
current until 6A... and the problem disappeared.
       Reply   2nd stage amplifier issue, posted by Ronic Chiche at Optical room about lasers and optics 
2nd stage output power was going down. We checked the pump diode technical data sheet and the operating temperature is [25°C:35°C].
We increased the chiller temperature setpoint from 19°C to 23°C. 
Then the output power increased (93mW on 2nd stage photodiode).
Entry   FSR and Finesse measurement, posted by Ronic Chiche at Optical room about lasers and optics untitled.png
Yesterday the cavity has been aligned and locked with the CW Koheras laser.

the FSR has been measured by modulation technique at 133.344MHz at 1mbar pressure in the cavity.

the polarization has to be optimized for the Finesse measurement otherwise, some "shoulders" appear beside the Airy peak and reduce
Entry   Mirror's installed, posted by Loïc Amoudry at Optical room about lasers and optics 
The initial 400kW SBOX mirrors which have been cleaned ont 28th of november have been installed this morning on the SBOX.
Entry   Mirror's cleaning, posted by Loïc Amoudry at Optical room about lasers and optics resume_M3.PNGresume_M1_M2_M4.PNG
XPS has been proceeded on the 400kW SBOX mirrors M3 and M4 (the initial cavity spherical mirrors) in frebruary 2019. Deposited a lot of particles on
these mirrors.
All the mirrors received a Infrared spectroscopy the 12th of november 2019. Deposited glue on the non-reflective face (was used to hold them).
Entry   AFM+ InfraRed spectroscopy (IR spectro) has been performed, posted by Loïc Amoudry at Other about lasers and optics 191113_AFMetspecIR-miroirs_SBOX.pdf
AFM+ InfraRed spectroscopy (IR spectro) has been performed on 400kW S-BOX mirrors.

Seems that XPS made M3 and M4 dirty, but M1 have also ome dust. M2 seems clean, further AFM experiment should show that it is as clean as M1.
Entry   Meeting with LMA people, AFM, posted by Loïc Amoudry at Other about lasers and optics POINT_SUR_LES_MIROIRS.pptx
30/01/19 - The following powerpoint shows the results discussed with LMA people.

What came out from the discussion is:

- Their cleaning method uses demineralized water drop on a spinner. It is probably the explanation of the circular traces on the mirror's
Entry   AFM performed on S-BOX mirrors, posted by Loïc Amoudry at Other about lasers and optics Image3.jpgImage4.jpg
29/02/19 - AFM has shown that spots on mirror's surfaces are bumps and not holes.
Entry   Impacts on mirror's surface, posted by Loïc Amoudry at Optical room about lasers and optics 18_M1reflectiveface2x_compressed.jpg
All the mirrors show impacts on there surface (some of them do not show deposit). Does it come from experiments or fabrication ? Are these holes
or bumps ?
Entry   Deposit on S-box mirrors after return from LMA, posted by Loïc Amoudry at Optical room about lasers and optics 28_M2ReflectiveBeforeCleaning_compressed.jpg29_M2ReflectiveAfter1stCleanPaper_compressed.jpg
Cleaning on dirty surface shows something is deposited on the surface. Cleaning displaces and removes part of the deposit.
Entry   Mirrors features, come back from LMA, posted by Loïc Amoudry at Optical room about lasers and optics 181201_caracteristiques_miroirs.PNG20181207_155704_resized.jpg20181207_155726_resized.jpg
Mirrors arrived today from LMA. Their features are damaged.

Photos avant ou après nettoyage, pas clair dans le mail de Laurent : 

"J'ai commencé à nettoyer M1 et M2 avec notr methode habituelle et je me suis aperçu que sur la partie centrale
Entry   Mirrors cleaning, posted by Loïc Amoudry at Optical room about lasers and optics 
The new mirrors didn't give expected results. Then the 4 old mirrors have been sent to LMA on 12/11/18 for a cleaning and caracterization before
and after cleaning. Also asked for a diffusion/absorption map on the mirrors if possible. They didn't really answered on what will they do. 
Received on 13/11/18 by LMA.
Entry   First run with spare mirrors, posted by Loïc Amoudry at Optical room about lasers and optics Plot_power_and_gain_vs_all.JPGpowerup.xlsx



I (A)
Trans (mW)
Coupling (%)
Pin
(W)
Gain


0
4
Entry   M1 transmission measurement, posted by Loïc Amoudry at Optical room about lasers and optics 
Center of M1:




I (A)
Input power (mW)
Transmitted
power (mW)
Transmission (ppm)


0
78
0.01477
189


4
16500
3.2
194


    Reply   M1 transmission measurement, posted by Loïc Amoudry at Optical room about lasers and optics 
At different positions, transmission give 194, 193, 208, 200 ppm?




Loïc
Amoudry wrote:



Center of M1:
Entry   M4 transmission measurement, posted by Loïc Amoudry at Optical room about lasers and optics 
The kept transmission for M4 is 2.17 ppm. Which is the value measured after alignement (center of the mirror).

These measurements have been taken before alignement.




I (A)
Input power (mW)
Transmitted
    Reply   M4 transmission measurement, posted by Loïc Amoudry at Optical room about lasers and optics 



Loïc
Amoudry wrote:



The kept transmission for M4 is 2.17 ppm. Which
is the value measured after alignement (center of the mirror).
Entry   Change of the 3 ULE mirrors by 3 spare ULE mirrors, posted by Loïc Amoudry at Optical room about lasers and optics Miroirs_à_1031_nm-ThomX_-_décembre2017.pdfvacuum.isf
First finesse measurement 20 266, FSR 133.351 MHz under vacuum
Entry   Finesse vs power by difference between main and second resonance, posted by Loïc Amoudry at Optical room about lasers and optics CrossSecondaryResonance.mGetCavity.m
Measurements show that ratio decrease versus power. BUT, the second resonance measurement induce lower power in the cavity so the ratio is not directly
true.

Also, simulation of the main/second resonance power by Pierre's simulation has shown ratio ~50, ~47.6 and 43.5 respectively for 0A, 2A and
    Reply   Finesse vs power by difference between main and second resonance, posted by Loïc Amoudry at Optical room about lasers and optics 
Measurement on 24/10/18




Loïc
Amoudry wrote:



Measurements show that ratio decrease versus power. BUT, the second
    Reply   Finesse vs power by difference between main and second resonance, posted by Loïc Amoudry at Optical room about lasers and optics 
Measurement on 25/10/2018




Loïc
Amoudry wrote:



Measurements show that ratio decrease versus power. BUT, the second
Entry   Polarization frequency, posted by Loïc Amoudry at Optical room about lasers and optics 
Check of the frequency of the onefive locked on each polarization of the cavity (tilt a waveplate by 45°).

Frequency repetition rate : 133.335 MHz on spectrum analyzer for both polarization locked.
    Reply   Polarization frequency, posted by Loïc Amoudry at Optical room about lasers and optics 
Measurement on 30/10/18.




Loïc
Amoudry wrote:



Check of the frequency of the onefive locked on each polarization
Entry   Power measurement with D-shape, posted by Loïc Amoudry at Optical room about mechanics | lasers and optics 
Measurements of lot of points with D-shape mirrors well positionned.

Power not optimized to the best but almost. (@4A could have 350 mW).




I (A)
Ptrans (mW)
 Coupling
Entry   Beam size vs D-shape position, posted by Loïc Amoudry at Optical room about lasers and optics 181018_4A_no_cut.PNG
Measurement done on 18/10/18.

At high power, the shape of the 0.0 mode does not change. The D-shape only generate losses in the cavity. Then the power stored in the cavity
decrease. As with this configuration, the cavity beam size decrease when power increase, the beam size decreased.
    Reply   Beam size vs D-shape position, posted by Loïc Amoudry at Optical room about lasers and optics size_vs_position_and_power.JPG
Matlab code for size vs position and power : 

clear all
close all
Entry   Transmission vs D-shape position at different powe, posted by Loïc Amoudry at Optical room about lasers and optics Plot_matlab.JPGmotors.xlsxPower_stored_vs_Dshape_mirrors_position.m
Measurements have been done on 18/10/18.

Datas are on excel file, also matlab file.
Entry   Motors for D-shaped mirrors, posted by Loïc Amoudry at Optical room about mechanics | lasers and optics tek00000.pngtek0000CH1.isftek0000CH2.isftek0000CH3.isftek0000CH4.isf
Motors have been installed on 16/10/18. No problem with them.

Effect of the motors tested on 17/10/18. No improvement. But they give the possibility to perfectly cut HOM or let them go through as show
the following picture of a 2.2 mode at ~340 mW in trans and 70% coupling @4A.
Entry   Record power-up, posted by Loïc Amoudry at Optical room about lasers and optics 
Measurement made on 03/10/18 (nothing has been done since there).

Stable power in the cavity of 225 kW.




3rd stage current
Entry   Polarization optimization, posted by Loïc Amoudry at Optical room about lasers and optics 
Optimization of the polarization has been made the 03/10/18. Checked in reflection of the cavity in reflection&transmission of a PBS, locked and
unlocked. Only with 2nd stage.

Ratio values are reflection of PBS divided by transmission or the opposite.
Entry   Phase measurement with HASO, posted by Loïc Amoudry at Optical room about lasers and optics 180928_M2_0A.has1801001_input_0A.has180928_M2_trans_0A.txt
2 measurement.

First one locked, in transmission of M2 with 2nd stage 0A.Total 89 cm from the big waist (planar mirrors). 2 wedges used.

Second one at input beam with the same power. Datas taken at the same equivalent position than the first one. 3 wedges used.
    Reply   Phase measurement with HASO, posted by Loïc Amoudry at Optical room about lasers and optics 8x
* Loic has to fix the number of files (3) regarding the number of measurements (2)

* splitted Intensity and phase HASO files

* image for each file
       Reply   Phase measurement with HASO, posted by Loïc Amoudry at Optical room about lasers and optics 
with just intensity, the coupling is 98%, and with phase, x direction coupling is 95%, y direction 97%, so the telescope is good.




Loïc
Amoudry wrote:



* Loic has to fix the number of files (3) regarding the number of
Entry   Cavity polarization states (Koheras), Finesse of 2 polarization states, posted by Loïc Amoudry at Optical room about lasers and optics Finesse_higher.isfFinesse_lower.isfThe2polarizations_states_direct_trans.isfThe2polarizations_states_direct_trans.png
Measurments of Finesse with the 2 polarization states, let's call them H (higher) and L (lower): 24500 for the H and 23500 for the L.

We checked the polarization states in transmission of the FP cavity after a PBS. The H was stronger in PBS trans and the L stronger in PBS ref.

We measured the power in reflection of the PBS and added a half WP that we aligned with the PBS polarization. Then, to get the maximum power
ELOG V3.1.4-395e101