Modulateur acousto-optiqueApplication dans les enceintes à atomes froids
En tant que composant essentiel de la liaison laser tout fibre dans l'enceinte à atomes froids, lemodulateur acousto-optique à fibre optiqueUn laser de forte puissance à fréquence stabilisée sera fourni pour l'enceinte à atomes froids. Les atomes absorberont des photons à une fréquence de résonance ν₁. L'impulsion des photons étant opposée à celle des atomes, la vitesse de ces derniers diminuera après absorption, permettant ainsi leur refroidissement. Grâce à leurs avantages, tels qu'un temps d'observation prolongé, l'élimination des décalages de fréquence Doppler et induits par collisions, ainsi qu'un faible couplage avec le champ lumineux de détection, les atomes refroidis par laser améliorent considérablement la précision de mesure des spectres atomiques et trouvent de nombreuses applications, notamment dans les horloges atomiques froides, les interféromètres atomiques froids et la navigation atomique froide.
L'intérieur d'un modulateur acousto-optique (AOM) à fibre optique se compose principalement d'un cristal acousto-optique et d'un collimateur à fibre optique. Le signal modulé agit sur le transducteur piézoélectrique sous la forme d'un signal électrique (modulation d'amplitude, de phase ou de fréquence). En modifiant les caractéristiques d'entrée, telles que la fréquence et l'amplitude du signal modulé, on obtient la modulation de fréquence et d'amplitude du laser incident. Le transducteur piézoélectrique convertit les signaux électriques en signaux ultrasonores qui varient selon un motif constant grâce à l'effet piézoélectrique et les propage dans le milieu acousto-optique. Lorsque l'indice de réfraction du milieu acousto-optique varie périodiquement, un réseau de diffraction se forme. Lorsque le laser traverse le collimateur à fibre et pénètre dans le milieu acousto-optique, une diffraction se produit. La fréquence de la lumière diffractée superpose une fréquence ultrasonore à la fréquence du laser incident. Ajustez la position du collimateur à fibre optique pour optimiser le fonctionnement du modulateur acousto-optique à fibre optique. L'angle d'incidence du faisceau lumineux incident doit alors satisfaire la condition de diffraction de Bragg, et le mode de diffraction doit être celui de Bragg. Dans ces conditions, la quasi-totalité de l'énergie de la lumière incidente est convertie en lumière diffractée du premier ordre.
Le premier modulateur acouto-optique (AOM) est utilisé en amont de l'amplificateur optique du système, modulant la lumière d'entrée continue provenant de cette extrémité par des impulsions optiques. Ces impulsions optiques modulées pénètrent ensuite dans le module d'amplification optique du système pour amplification d'énergie. Le secondmodulateur acouto-optique AOMCe dispositif est utilisé en aval de l'amplificateur optique et a pour fonction d'isoler le bruit de fond du signal d'impulsion optique amplifié par le système. Les fronts montant et descendant des impulsions lumineuses issues du premier modulateur acouto-optique AOM sont symétriques. Après leur entrée dans l'amplificateur optique, le gain de ce dernier étant supérieur sur le front montant par rapport au front descendant, les impulsions lumineuses amplifiées présentent une distorsion de forme d'onde, l'énergie étant concentrée sur le front montant (voir figure 3). Afin d'obtenir des impulsions optiques symétriques sur les fronts montant et descendant, le premier modulateur acouto-optique AOM doit recourir à une modulation analogique. L'unité de contrôle du système ajuste le front montant du premier modulateur acouto-optique AOM pour augmenter celui de l'impulsion optique issue du module acouto-optique et compenser ainsi la non-uniformité de gain de l'amplificateur optique sur les fronts montant et descendant de l'impulsion.
L'amplificateur optique du système amplifie non seulement les signaux d'impulsions optiques utiles, mais aussi le bruit de fond de la séquence d'impulsions. Pour obtenir un rapport signal/bruit élevé, on exploite le fort taux d'extinction de la fibre optique.Modulateur AOMCe dispositif est utilisé pour supprimer le bruit de fond à l'extrémité arrière de l'amplificateur, garantissant ainsi une transmission optimale des impulsions du signal système tout en empêchant le bruit de fond de pénétrer dans l'obturateur acousto-optique temporel (porte d'impulsion temporelle). La méthode de modulation numérique est employée, et le signal de niveau TTL commande l'activation et la désactivation du module acousto-optique afin que le front montant de l'impulsion temporelle de ce module corresponde au temps de montée nominal du produit (c'est-à-dire le temps de montée minimal admissible). La largeur d'impulsion est quant à elle fonction de celle du signal de niveau TTL du système.
Date de publication : 1er juillet 2025