用于低频压缩光产生的振动不敏感模式清洁器
发布时间：2021-03-26 11:45
利用有限元分析技术定量仿真了重力场中双横梁支撑式三角形模式清洁器形变引起的腔长变化,得到在横梁宽度160 mm、偏移97.5 mm为振动最不敏感的横梁参数,模式清洁器在重力加速度中腔长变化率的最小斜率为0.67×10-10 mm-1;并通过模态分析与随机振动分析,确定了基模的振动频率为5.9 kHz,获得了适用于千赫兹以下低频压缩光产生的模式清洁器工作频段。
【文章来源】：量子光学学报. 2020,26(03)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
环形模式清洁器结构
在重力加速度的作用下,光腔的长度变化与横梁的宽度W、偏移D及高度H有关。考虑到实验中激光束距离光学平台的高度,我们选定支撑横梁的高度为35 mm。通过有限元计算仿真不同W与D情况下的光腔长度变化率,结果如图 3所示。图3(a)给出了光腔长度变化率在不同横梁宽度W时随横梁偏移位置的关系。可以看到图中每个宽度W下的变化率曲线都与零变化率线,即ΔL/L=0相交。也就是说,对于一个确定的W,都有一个对应的偏移D使得光腔长度变化率为零,腔长对振动不敏感。图3(b)为ΔL/L=0处腔长变化率的斜率随横梁偏移D的变化关系。斜率越小,说明在此偏移处机加工等原因造成的偏移误差所引起的腔长变化越小,腔长对横梁偏移越不敏感。随着横梁的宽度逐渐增大,斜率逐渐减小并进入一个相对平缓的区域,而后又渐渐增大。值得说明的是,当宽度接近120 mm时,两横梁的外侧已经超出模式清洁器底面;当宽度为250 mm时,两横梁已经连成一体,继续增加横梁宽度已无意义。光学腔一旦加工完成机械结构不再改变,但是横梁偏移的加工误差不同会得到不同的腔长变化率;振动输入即在重力加速度偏置上的微小加速度起伏,这些起伏将导致腔长的起伏。考虑到模式清洁器的实际尺寸,选定横梁的宽度为160 mm、偏移为97.5 mm。此时重力加速度g中腔长变化率的斜率最小为0.67×10-10 mm-1,即偏移误差1mm引起的腔长加速度敏感度为0.67×10-10/g,腔长对振动最不敏感。图3 横梁偏移对腔长变化率的影响
图2 采用双横梁支撑结构的模式清洁器考虑到实际的加工精度,横梁偏移0.1 mm的加工误差,将导致0.67×10-11/g的腔长加速度敏感度,由Δf/f=-ΔL/L可得到稳定于该模式清洁器的波长852 nm光场的频率灵敏度为2.4 kHz/g重力场中模式清洁器结构的形变如图4所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于参量放大器的铯原子D2线明亮偏振压缩光源的产生[J]. 左冠华,杨晨,赵俊祥,田壮壮,朱诗尧,张玉驰,张天才. 物理学报. 2020(01)
[2]Generation of squeezed vacuum on cesium D2 line down to kilohertz range[J]. 田剑锋,左冠华,张玉驰,李刚,张鹏飞,张天才. Chinese Physics B. 2017(12)
本文编号：3101526
【文章来源】：量子光学学报. 2020,26(03)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
环形模式清洁器结构
在重力加速度的作用下,光腔的长度变化与横梁的宽度W、偏移D及高度H有关。考虑到实验中激光束距离光学平台的高度,我们选定支撑横梁的高度为35 mm。通过有限元计算仿真不同W与D情况下的光腔长度变化率,结果如图 3所示。图3(a)给出了光腔长度变化率在不同横梁宽度W时随横梁偏移位置的关系。可以看到图中每个宽度W下的变化率曲线都与零变化率线,即ΔL/L=0相交。也就是说,对于一个确定的W,都有一个对应的偏移D使得光腔长度变化率为零,腔长对振动不敏感。图3(b)为ΔL/L=0处腔长变化率的斜率随横梁偏移D的变化关系。斜率越小,说明在此偏移处机加工等原因造成的偏移误差所引起的腔长变化越小,腔长对横梁偏移越不敏感。随着横梁的宽度逐渐增大,斜率逐渐减小并进入一个相对平缓的区域,而后又渐渐增大。值得说明的是,当宽度接近120 mm时,两横梁的外侧已经超出模式清洁器底面;当宽度为250 mm时,两横梁已经连成一体,继续增加横梁宽度已无意义。光学腔一旦加工完成机械结构不再改变,但是横梁偏移的加工误差不同会得到不同的腔长变化率;振动输入即在重力加速度偏置上的微小加速度起伏,这些起伏将导致腔长的起伏。考虑到模式清洁器的实际尺寸,选定横梁的宽度为160 mm、偏移为97.5 mm。此时重力加速度g中腔长变化率的斜率最小为0.67×10-10 mm-1,即偏移误差1mm引起的腔长加速度敏感度为0.67×10-10/g,腔长对振动最不敏感。图3 横梁偏移对腔长变化率的影响
图2 采用双横梁支撑结构的模式清洁器考虑到实际的加工精度,横梁偏移0.1 mm的加工误差,将导致0.67×10-11/g的腔长加速度敏感度,由Δf/f=-ΔL/L可得到稳定于该模式清洁器的波长852 nm光场的频率灵敏度为2.4 kHz/g重力场中模式清洁器结构的形变如图4所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于参量放大器的铯原子D2线明亮偏振压缩光源的产生[J]. 左冠华,杨晨,赵俊祥,田壮壮,朱诗尧,张玉驰,张天才. 物理学报. 2020(01)
[2]Generation of squeezed vacuum on cesium D2 line down to kilohertz range[J]. 田剑锋,左冠华,张玉驰,李刚,张鹏飞,张天才. Chinese Physics B. 2017(12)
本文编号：3101526
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