moglabs PID Mabilis na Servo Controller
Mga pagtutukoy
- Modelo: MOGLabs FSC
- Uri: Servo Controller
- Nilalayong Paggamit: Laser frequency stabilization at linewidth narrowing
- Pangunahing Application: High-bandwidth low-latency servo control
Mga Tagubilin sa Paggamit ng Produkto
Panimula
Ang MOGLabs FSC ay idinisenyo upang magbigay ng high-bandwidth low-latency servo control para sa laser frequency stabilization at linewidth narrowing.
Pangunahing Feedback Control Theory
Maaaring kumplikado ang pag-stabilize ng dalas ng feedback ng mga laser. Inirerekomenda na mulingview control theory textbooks at literature sa laser frequency stabilization para sa isang mas mahusay na pag-unawa.
Mga Koneksyon at Kontrol
Mga Kontrol sa Front Panel
Ang mga kontrol sa front panel ay ginagamit para sa agarang pagsasaayos at pagsubaybay. Ang mga kontrol na ito ay mahalaga para sa real-time na mga pagsasaayos sa panahon ng operasyon.
Mga Kontrol at Koneksyon sa Rear Panel
Ang mga kontrol at koneksyon sa likurang panel ay nagbibigay ng mga interface para sa mga panlabas na device at peripheral. Ang wastong pagkonekta sa mga ito ay nagsisiguro ng maayos na operasyon at pagiging tugma sa mga panlabas na system.
Mga Panloob na DIP Switch
Ang panloob na DIP switch ay nag-aalok ng karagdagang mga opsyon sa pagsasaayos. Ang pag-unawa at tamang pagtatakda ng mga switch na ito ay mahalaga para sa pag-customize ng gawi ng controller.
FAQ
isang kumpanya ng santec
Mabilis na servo controller
Bersyon 1.0.9, Rev 2 hardware
Limitasyon ng Pananagutan
Hindi inaako ng MOG Laboratories Pty Ltd (MOGLabs) ang anumang pananagutan na nagmumula sa paggamit ng impormasyong nakapaloob sa manwal na ito. Ang dokumentong ito ay maaaring naglalaman o sumangguni ng impormasyon at mga produkto na protektado ng mga copyright o patent at hindi nagbibigay ng anumang lisensya sa ilalim ng mga karapatan ng patent ng MOGLabs, o ng mga karapatan ng iba. Ang MOGLabs ay hindi mananagot para sa anumang depekto sa hardware o software o pagkawala o kakulangan ng data ng anumang uri, o para sa anumang direkta, hindi direkta, hindi sinasadya, o kinahinatnang pinsala na may kaugnayan sa o nagmumula sa pagganap o paggamit ng alinman sa mga produkto nito . Ang nabanggit na limitasyon ng pananagutan ay pantay na naaangkop sa anumang serbisyong ibinigay ng MOGLabs.
Copyright
Copyright © MOG Laboratories Pty Ltd (MOGLabs) 2017 2025. Walang bahagi ng publikasyong ito ang maaaring kopyahin, iimbak sa isang retrieval system, o i-transmit, sa anumang anyo o sa anumang paraan, electronic, mechanical, photocopying o iba pa, nang walang paunang nakasulat pahintulot ng MOGLabs.
Makipag-ugnayan
Para sa karagdagang impormasyon, mangyaring makipag-ugnayan sa:
MOG Laboratories P/L 49 University St Carlton VIC 3053 AUSTRALIA +61 3 9939 0677 info@moglabs.com www.moglabs.com
Santec LIS Corporation 5823 Ohkusa-Nenjozaka, Komaki Aichi 485-0802 JAPAN +81 568 79 3535 www.santec.com
Panimula
Ang MOGLabs FSC ay nagbibigay ng mga kritikal na elemento ng isang high-bandwidth low-latency servo controller, na pangunahing inilaan para sa laser frequency stabilization at linewidth narrowing. Ang FSC ay maaari ding gamitin para sa ampkontrol ng litude, para sa halample upang lumikha ng isang "kakain ng ingay" na nagpapatatag sa optical power ng isang laser, ngunit sa manual na ito ay ipinapalagay namin ang mas karaniwang aplikasyon ng frequency stabilization.
1.1 Pangunahing teorya ng kontrol ng feedback
Feedback frequency stabilization ng lasers ay maaaring maging kumplikado. Hinihikayat namin ang mga mambabasa na mulingview control theory textbooks [1, 2] at literatura sa laser frequency stabilization [3].
Ang konsepto ng kontrol sa feedback ay ipinapakita sa eskematiko sa figure 1.1. Ang frequency ng laser ay sinusukat gamit ang frequency discriminator na bumubuo ng error signal na proporsyonal sa pagkakaiba sa pagitan ng instantaneous laser frequency at ng ninanais o setpoint frequency. Kasama sa mga karaniwang discriminator ang optical cavity at Pound-Drever-Hall (PDH) [4] o Ha¨nsch-Couillaud [5] detection; offset locking [6]; o maraming variation ng atomic absorption spectroscopy [7].
0
+
Senyales ng error
Servo
Kontrolin ang signal
Laser
dV/df Diskriminator ng dalas
Figure 1.1: Pinasimpleng block diagram ng feedback control loop.
1
2
Kabanata 1. Panimula
1.1.1 Mga signal ng error
Ang pangunahing karaniwang tampok ng kontrol ng feedback ay ang signal ng error na ginagamit para sa kontrol ay dapat na baligtarin ang pag-sign habang lumilipat ang dalas ng laser sa itaas o ibaba ng setpoint, tulad ng sa figure 1.2. Mula sa signal ng error, ang isang feedback servo o compensator ay bumubuo ng isang control signal para sa isang transduser sa laser, kung kaya't ang dalas ng laser ay hinihimok patungo sa nais na setpoint. Kritikal, ang control signal na ito ay magbabago ng sign habang nagbabago ang signal ng error, tinitiyak na ang dalas ng laser ay palaging napupunta sa setpoint, sa halip na malayo dito.
Error
Error
f
0
Dalas f
f. Dalas f
ERROR OFFSET
Figure 1.2: Isang theoretical dispersive error signal, proporsyonal sa pagkakaiba sa pagitan ng laser frequency at setpoint frequency. Ang isang offset sa signal ng error ay nagbabago sa lock point (kanan).
Tandaan ang pagkakaiba sa pagitan ng signal ng error at control signal. Ang error signal ay isang sukatan ng pagkakaiba sa pagitan ng aktwal at ninanais na dalas ng laser, na sa prinsipyo ay madalian at walang ingay. Ang isang control signal ay nabuo mula sa error na signal ng isang feedback servo o compensator. Ang control signal ay nagtutulak sa isang actuator tulad ng piezo-electric transducer, ang injection current ng isang laser diode, o isang acousto-optic o electro-optic modulator, upang ang laser frequency ay bumalik sa setpoint. Ang mga actuator ay may kumplikadong mga function ng pagtugon, na may mga finite phase lags, frequency depende sa gain, at resonances. Dapat i-optimize ng compensator ang control response para mabawasan ang error sa pinakamababang posible.
1.1 Pangunahing teorya ng kontrol ng feedback
3
1.1.2 Dalas na pagtugon ng isang feedback servo
Ang pagpapatakbo ng feedback servos ay karaniwang inilalarawan sa mga tuntunin ng pagtugon sa dalas ng Fourier; iyon ay, ang pagkakaroon ng feedback bilang isang function ng dalas ng isang kaguluhan. Para kay example, isang karaniwang kaguluhan ay dalas ng mains, = 50 Hz o 60 Hz. Ang kaguluhang iyon ay magbabago sa dalas ng laser sa ilang halaga, sa bilis na 50 o 60 Hz. Ang epekto ng kaguluhan sa laser ay maaaring maliit (hal = 0 ± 1 kHz kung saan ang 0 ay ang hindi nababagabag na dalas ng laser) o malaki ( = 0 ± 1 MHz). Anuman ang laki ng kaguluhan na ito, ang Fourier frequency ng kaguluhan ay alinman sa 50 o 60 Hz. Upang sugpuin ang kaguluhan na iyon, ang isang feedback servo ay dapat magkaroon ng mataas na pakinabang sa 50 at 60 Hz upang makapag-compensate.
Ang nakuha ng isang servo controller ay karaniwang may mababang-frequency na limitasyon, kadalasang tinutukoy ng gain-bandwidth na limitasyon ng opamps ginagamit sa servo controller. Ang gain ay dapat ding mas mababa sa unity gain (0 dB) sa mas matataas na frequency para maiwasan ang pag-induce ng mga oscillations sa control output, gaya ng pamilyar na high-pitched squeal ng mga audio system (karaniwang tinatawag na "audio feedback"). Ang mga oscillation na ito ay nangyayari para sa mga frequency na mas mataas sa kapalit ng minimum na pagkaantala ng propagation ng pinagsamang laser, frequency discriminator, servo at actuator system. Karaniwan ang limitasyong ito ay pinangungunahan ng oras ng pagtugon ng actuator. Para sa mga piezos na ginagamit sa mga panlabas na cavity diode laser, ang limitasyon ay karaniwang ilang kHz, at para sa kasalukuyang modulasyon na tugon ng laser diode, ang limitasyon ay nasa paligid ng 100 hanggang 300kHz.
Ang Figure 1.3 ay isang konseptwal na plot ng pakinabang laban sa frequency ng Fourier para sa FSC. Upang mabawasan ang error sa dalas ng laser, dapat na i-maximize ang lugar sa ilalim ng gain plot. Ang PID (proportional integral at differential) servo controllers ay isang pangkaraniwang diskarte, kung saan ang control signal ay ang kabuuan ng tatlong bahagi na nagmula sa isang input na error signal. Ang proporsyonal na feedback (P) ay sumusubok na agad na magbayad para sa mga abala, samantalang ang integrator na feedback (I) ay nagbibigay ng mataas na pakinabang para sa mga offset at mabagal na drift, at ang differential feedback (D) ay nagdaragdag ng karagdagang pakinabang para sa mga biglaang pagbabago.
4
Kabanata 1. Panimula
Makakuha (dB)
Mataas na freq. cutoff Dobleng integrator
60
FAST INT FAST GAIN
FAST DIFF DIFF GAIN (limitasyon)
40
20
Integrator
0
FAST LF GAIN (limitasyon)
Integrator
Proporsyonal
Differentiator
Salain
SLOW INT
20101
102
103
104
105
106
107
108
Fourier frequency [Hz]
Figure 1.3: Conceptual Bode plot na nagpapakita ng pagkilos ng mabilis (pula) at mabagal (asul) na mga controller. Ang mabagal na controller ay alinman sa isang single o double integrator na may adjustable corner frequency. Ang mabilis na controller ay PID na may adjustable na mga frequency ng sulok at nakakakuha ng mga limitasyon sa mababa at mataas na frequency. Opsyonal ang differentiator ay maaaring i-disable at palitan ng isang low-pass na filter.
Mga koneksyon at kontrol
2.1 Mga kontrol sa front panel
Ang front panel ng FSC ay may malaking bilang ng mga opsyon sa pagsasaayos na nagbibigay-daan sa pag-uugali ng servo na maibagay at ma-optimize.
Pakitandaan na ang mga switch at opsyon ay maaaring mag-iba sa pagitan ng mga rebisyon ng hardware, mangyaring kumonsulta sa manual para sa iyong partikular na device gaya ng ipinahiwatig ng serial number.
Mabilis na Servo Controller
AC DC
INPUT
PD 0
REF
CHB
+
MABILIS NA TANDA
+
SLOW SIGN
INT
75 100 250
50k 100k 200k
10M 5M 2.5M
50
500
20k
500k OFF
1M
25
750 10k
1M 200k
750k
NAKA-OFF
1k OFF
2M 100k
500k
EXT
50k
250k
25k
100k
SPAN
RATE
SLOW INT
FAST INT
FAST DIFF/FILTER
12
6
18
0
24
BIAS
FREQ OFFSET
SLOW GAIN
FAST GAIN
DIFF GAIN
30 20 10
0
40
50
NESTED
60
I-SCAN
MAX LOCK
MAbagal
KUMITA NG LIMIT
SCAN SCAN+P
LOCK
MABILIS
ERR OFFSET
STATUS
SLOW ERR
RAMP
MABILIS ERR
BIAS
CHB
MABILIS
CHA
MAbagal
MON1
SLOW ERR
RAMP
MABILIS ERR
BIAS
CHB
MABILIS
CHA
MAbagal
MON2
2.1.1 Configuration INPUT Pinipili ang error signal coupling mode; tingnan ang figure 3.2. AC Fast error signal ay AC-coupled, mabagal error ay DC coupled. DC Parehong mabilis at mabagal na error signal ay DC-coupled. Ang mga signal ay DC-coupled, at ang front-panel ERROR OFFSET ay inilalapat para sa kontrol ng lock point. Pinipili ng CHB ang input para sa channel B: photodetector, ground, o isang variable na 0 hanggang 2.5 V reference set na may katabing trimpot.
FAST SIGN Sign ng mabilis na feedback. SLOW SIGN Sign ng mabagal na feedback.
5
6
Mga koneksyon at kontrol
2.1.2 Ramp kontrol
Ang panloob na ramp Ang generator ay nagbibigay ng sweep function para sa pag-scan ng laser frequency na karaniwang sa pamamagitan ng piezo actuator, diode injection current, o pareho. Isang trigger output na naka-synchronize sa ramp ay ibinigay sa rear panel (TRIG, 1M ).
INT/EXT Panloob o panlabas ramp para sa pag-scan ng dalas.
RATE Trimpot para isaayos ang internal sweep rate.
BIAS Kapag ang DIP3 ay pinagana, ang mabagal na output, na pinaliit ng tripot na ito, ay idinaragdag sa mabilis na output. Karaniwang kinakailangan ang bias feed-forward na ito kapag inaayos ang piezo actuator ng isang ECDL para maiwasan ang mode-hopping. Gayunpaman, ang functionality na ito ay ibinigay na ng ilang laser controllers (gaya ng MOGLabs DLC) at dapat lang gamitin kapag hindi ibinigay sa ibang lugar.
Inaayos ng SPAN ang ramp taas, at sa gayon ang lawak ng frequency sweep.
FREQ OFFSET Inaayos ang DC offset sa mabagal na output, na epektibong nagbibigay ng static shift ng laser frequency.
2.1.3 Mga variable ng loop
Ang mga variable ng loop ay nagbibigay-daan sa pagkuha ng proporsyonal, integrator at differentiator stagay dapat iakma. Para sa integrator at differentiator stages, ang nakuha ay ipinakita sa mga tuntunin ng dalas ng nakuha ng unit, kung minsan ay tinutukoy bilang ang dalas ng sulok.
SLOW INT Corner frequency ng slow servo integrator; maaaring i-disable o i-adjust mula 25 Hz hanggang 1 kHz.
SLOW GAIN Single-turn slow servo gain; mula -20 dB hanggang +20 dB.
FAST INT Corner frequency ng fast servo integrator; off o adjustable mula 10 kHz hanggang 2 MHz.
2.1 Mga kontrol sa front panel
7
FAST GAIN Ten-turn fast servo proportional gain; mula -10 dB hanggang +50 dB.
FAST DIFF/FILTER Kinokontrol ang high-frequency servo response. Kapag nakatakda sa "OFF", ang tugon ng servo ay nananatiling proporsyonal. Kapag naka-clockwise, pinapagana ang differentiator sa nauugnay na dalas ng sulok. Tandaan na ang pagpapababa sa dalas ng sulok ay nagpapataas sa pagkilos ng differentiator. Kapag nakatakda sa isang may salungguhit na halaga, ang differentiator ay hindi pinagana at sa halip ay isang low-pass na filter ang inilalapat sa servo output. Nagiging sanhi ito ng pag-roll-off ng tugon sa itaas ng tinukoy na dalas.
DIFF GAIN High-frequency gain limit sa mabilis na servo; binabago ng bawat pagtaas ang maximum na nakuha ng 6 dB. Walang epekto maliban kung pinagana ang differentiator; ibig sabihin, maliban kung ang FAST DIFF ay nakatakda sa isang value na hindi nakasalungguhit.
2.1.4 Mga kontrol sa lock
GAIN LIMIT Low-frequency gain limit sa mabilis na servo, sa dB. Kinakatawan ng MAX ang maximum na makukuhang kita.
ERROR OFFSET Ang DC offset ay inilapat sa mga signal ng error kapag ang INPUT mode ay nakatakda sa . Kapaki-pakinabang para sa tumpak na pag-tune ng locking point o pag-compensate para sa drift sa signal ng error. Ang katabing trimpot ay para sa pagsasaayos ng error offset ng mabagal na servo na may kaugnayan sa mabilis na servo, at maaaring iakma upang matiyak ang mabilis at mabagal na servos drive patungo sa parehong eksaktong frequency.
SLOW Isinasama ang mabagal na servo sa pamamagitan ng pagpapalit ng SCAN sa LOCK. Kapag nakatakda sa NESTED, ang mabagal na kontrol voltage ay pinapakain sa mabilis na signal ng error para sa napakataas na pakinabang sa mababang frequency sa kawalan ng actuator na konektado sa mabagal na output.
FAST Kinokontrol ang mabilis na servo. Kapag nakatakda sa SCAN+P, ang proporsyonal na feedback ay ipapakain sa mabilis na output habang ang laser ay nag-scan, na nagpapahintulot sa feedback na ma-calibrate. Ang pagpapalit sa LOCK ay huminto sa pag-scan at nagsasagawa ng ganap na kontrol ng PID.
8
Kabanata 2. Mga koneksyon at kontrol
STATUS Multi-color indicator na nagpapakita ng status ng lock.
Green Power on, naka-disable ang lock. Naka-on ang Orange Lock ngunit wala sa saklaw ang signal ng error, na nagpapahiwatig ng lock
ay nabigo. Naka-engage ang Blue Lock at nasa limitasyon ang signal ng error.
2.1.5 Pagsubaybay sa signal
Pinipili ng dalawang rotary encoder kung alin sa mga tinukoy na signal ang iruruta sa rear-panel na MONITOR 1 at MONITOR 2 na mga output. Ang output ng TRIG ay isang TTL compatible na output (1M ) na lumilipat mula mababa hanggang mataas sa gitna ng sweep. Tinutukoy ng talahanayan sa ibaba ang mga signal.
CHA CHB FAST ERR SLOW ERR RAMP BIAS FAST SLOW
Channel A input Channel B input Error signal na ginagamit ng mabilis na servo Error signal na ginagamit ng mabagal na servo Ramp gaya ng inilapat sa SLOW OUT Ramp gaya ng inilapat sa FAST OUT kapag pinagana ng DIP3 ang FAST OUT control signal SLOW OUT control signal
2.2 Mga kontrol at koneksyon sa likurang panel
9
2.2 Mga kontrol at koneksyon sa likurang panel
MONITOR 2 LOCK IN
MONITOR 1
WALISAN SA
GAIN IN
B IN
A IN
Serial:
TRIG
FAST OUT SLOW OUT
MOD IN
KAPANGYARIHAN B
KAPANGYARIHAN A
Ang lahat ng mga konektor ay SMA, maliban sa nabanggit. Ang lahat ng mga input ay over-voltage protektado sa ±15 V.
IEC power sa Ang unit ay dapat na naka-preset sa naaangkop na voltage para sa iyong bansa. Pakitingnan ang appendix D para sa mga tagubilin sa pagpapalit ng power supply voltage kung kailangan.
A IN, B IN Error signal input para sa mga channel A at B, karaniwang mga photodetector. Mataas na impedance, nominal range ±2 5 V. Hindi ginagamit ang Channel B maliban kung ang switch ng CHB sa front-panel ay nakatakda sa PD.
POWER A, B Low-noise DC power para sa mga photodetector; ±12 V, 125 mA, ibinibigay sa pamamagitan ng M8 connector (TE Connectivity part number 2-2172067-2, Digikey A121939-ND, 3-way na lalaki). Tugma sa MOGLabs PDA at Thorlabs photodetector. Para magamit sa mga karaniwang M8 cable, halample Digikey 277-4264-ND. Siguraduhin na ang mga photodetector ay naka-off kapag nakakonekta sa mga power supply upang maiwasan ang kanilang mga output na rehas.
GAIN IN Voltage-controlled proportional gain ng fast servo, ±1 V , na tumutugma sa full-range ng front-panel knob. Pinapalitan ang front-panel na FAST GAIN control kapag naka-enable ang DIP1.
SWEEP IN Panlabas ramp nagbibigay-daan ang input para sa arbitrary frequency scanning, 0 hanggang 2.5 V. Dapat tumawid ang signal sa 1.25 V, na tumutukoy sa gitna ng sweep at ang tinatayang lock point.
10
Kabanata 2. Mga koneksyon at kontrol
3 4
1 +12 V
1
3 -12V
4 0V
Figure 2.1: M8 connector pinout para sa POWER A, B.
MOD IN High-bandwidth modulation input, direktang idinagdag sa mabilis na output, ±1 V kung naka-on ang DIP4. Tandaan na kung naka-on ang DIP4, dapat na konektado ang MOD IN sa isang supply, o wastong wakasan.
SLOW OUT Mabagal na control signal output, 0 V hanggang 2.5 V. Karaniwang nakakonekta sa isang piezo driver o iba pang mabagal na actuator.
FAST OUT Mabilis na control signal output, ±2 5 V. Karaniwang konektado sa diode injection current, acousto- o electro-optic modulator, o iba pang fast actuator.
MONITOR 1, 2 Napiling output ng signal para sa pagsubaybay.
TRIG Mababa hanggang mataas na TTL output sa sweep center, 1M .
LOCK IN TTL scan/lock control; 3.5 mm stereo connector, kaliwa/kanan (pins 2, 3) para sa mabagal/mabilis na lock; low (ground) ay aktibo (enable lock). Ang front-panel scan/lock switch ay dapat naka-SCAN para magkaroon ng bisa ang LOCK IN. Ang Digikey cable CP-2207-ND ay nagbibigay ng 3.5 mm plug na may mga dulo ng wire; pula para sa mabagal na lock, manipis na itim para sa mabilis na lock, at makapal na itim para sa lupa.
321
1 Ground 2 Mabilis na lock 3 Mabagal na lock
Figure 2.2: 3.5 mm stereo connector pinout para sa TTL scan/lock control.
2.3 Panloob na DIP switch
11
2.3 Panloob na DIP switch
Mayroong ilang mga panloob na DIP switch na nagbibigay ng mga karagdagang opsyon, lahat ay nakatakda sa OFF bilang default.
BABALA May potensyal para sa pagkakalantad sa mataas na voltagsa loob ng FSC, lalo na sa paligid ng power supply.
NAKA-OFF
1 Mabilis na pakinabang
Front-panel knob
2 Mabagal na feedback Isang integrator
3 Pagkiling
Ramp mabagal lang
4 Panlabas na MOD Naka-disable
5 Mga Offset
Normal
6 Magwalis
Positibo
7 Mabilis na pagkabit DC
8 Mabilis na offset
0
ON Panlabas na signal Double integrator Ramp sa mabilis at mabagal Pinagana Nakatakda sa midpoint Negatibong AC -1 V
DIP 1 Kung NAKA-ON, ang mabilis na servo gain ay tinutukoy ng potensyal na inilapat sa rear-panel GAIN IN connector sa halip na sa front-panel FAST GAIN knob.
DIP 2 Ang mabagal na servo ay isang single (OFF) o double (ON) integrator. Dapat ay OFF kung gumagamit ng "nested" na mabagal at mabilis na servo operation mode.
DIP 3 Kung NAKA-ON, bumuo ng bias current na proporsyon sa mabagal na servo output upang maiwasan ang mga mode-hops. Paganahin lamang kung hindi pa ibinigay ng laser controller. Dapat ay OFF kapag ang FSC ay ginamit kasabay ng isang MOGLabs DLC.
DIP 4 Kung NAKA-ON, pinapagana ang external modulation sa pamamagitan ng MOD IN connector sa rear panel. Direktang idinagdag ang modulasyon sa FAST OUT. Kapag pinagana ngunit hindi ginagamit, ang input ng MOD IN ay dapat na wakasan upang maiwasan ang hindi kanais-nais na pag-uugali.
DIP 5 Kung NAKA-ON, idi-disable ang front-panel offset knob at inaayos ang offset sa mid-point. Kapaki-pakinabang sa panlabas na sweep mode, upang maiwasan ang aksidenteng
12
Kabanata 2. Mga koneksyon at kontrol
pagpapalit ng laser frequency sa pamamagitan ng pagbangga sa offset knob.
DIP 6 Binabaliktad ang direksyon ng sweep.
DIP 7 Mabilis na AC. Dapat ay karaniwang naka-ON, upang ang mabilis na signal ng error ay AC na isinama sa feedback servos, na may time constant na 40 ms (25 Hz).
DIP 8 Kung NAKA-ON, ang isang -1 V offset ay idinaragdag sa mabilis na output. Dapat ay naka-off ang DIP8 kapag ginamit ang FSC sa mga MOGLabs laser.
Mga loop ng kontrol ng feedback
Ang FSC ay may dalawang magkatulad na channel ng feedback na maaaring magmaneho ng dalawang actuator nang sabay-sabay: isang "mabagal" na actuator, karaniwang ginagamit upang baguhin ang laser frequency ng malaking halaga sa mabagal na timescales, at isang pangalawang "mabilis" na actuator. Ang FSC ay nagbibigay ng tumpak na kontrol sa bawat stage ng servo loop, pati na rin ang isang sweep (ramp) generator at maginhawang pagsubaybay sa signal.
INPUT
INPUT
+
AC
ERR OFFSET
DC
A IN
A
0v
+
B
B IN
0v +
VREF
0v
CHB
FAST SIGN Mabilis na AC [7] DC block
SLOW SIGN
MODULATION & SWEEP
RATE
Ramp
INT / EXT
Slope [6] SWEEP IN
SPAN
0v
+
OFFSET
MOD IN
0v
Mod [4]
0v
Nakapirming offset [5]
0v
TRIG
0v 0v
+
BIAS
0v 0v
Pagkiling [3]
LOCK IN (FAST) LOCK IN (SLOW) FAST = LOCK SLOW = LOCK
LF walisin
FAST OUT +
MABILIS NA SERVO
MABILIS NA MAKAKITA
Panlabas na pakinabang [1] P
+
I
+
0v
NESTED
MABILIS = LOCK LOCK IN (MABILIS)
D
0v
SLOW SERVO
Mabagal na error Makakuha ng SLOW GAIN
SLOW INT
#1
LF walisin
SLOW INT
+
#2
0v
Dobleng integrator [2]
SLOW OUT
Figure 3.1: Schematic ng MOGLabs FSC. Ang mga berdeng label ay tumutukoy sa mga kontrol sa front-panel at mga input sa back-panel, brown ay panloob na DIP switch, at purple ay mga output sa back-panel.
13
14
Kabanata 3. Mga loop ng kontrol ng feedback
3.1 Input stage
Ang input stage ng FSC (figure 3.2) ay bumubuo ng signal ng error bilang VERR = VA – VB – VOFFSET. Ang VA ay kinuha mula sa "A IN" SMA connector, at ang VB ay nakatakda gamit ang CHB selector switch, na pumipili sa pagitan ng "B IN" SMA connector, VB = 0 o VB = VREF gaya ng itinakda ng katabing trimpot.
Ang controller ay kumikilos upang i-servo ang error signal patungo sa zero, na tumutukoy sa lock point. Ang ilang mga application ay maaaring makinabang mula sa maliliit na pagsasaayos sa antas ng DC upang ayusin ang lock point na ito, na maaaring makamit gamit ang 10-turn knob ERR OFFSET para sa hanggang ±0 1 V shift, basta't ang INPUT selector ay nakatakda sa "offset" mode (). Maaaring makamit ang mas malalaking offset gamit ang REF trimpot.
INPUT
INPUT
+ AC
ERR OFFSET
DC
A IN
A
0v
+
B
B IN
FAST SIGN Mabilis AC [7] FE FAST ERR
DC block
Mabilis na error
0v +
VREF
0v
CHB
SLOW SIGN
Mabagal na error SE SLOW ERR
Figure 3.2: Schematic ng FSC input stage nagpapakita ng mga kontrol ng coupling, offset at polarity. Ang mga hexagon ay mga sinusubaybayang signal na magagamit sa pamamagitan ng mga switch ng tagapili ng monitor sa harap-panel.
3.2 Mabagal na servo loop
Ipinapakita ng Figure 3.3 ang mabagal na pagsasaayos ng feedback ng FSC. Isang variable na pakinabang stage ay kinokontrol gamit ang front-panel na SLOW GAIN knob. Ang aksyon ng controller ay alinman sa isang single- o double-integrator
3.2 Mabagal na servo loop
15
depende sa kung ang DIP2 ay pinagana. Ang mabagal na integrator time constant ay kinokontrol mula sa front-panel na SLOW INT knob, na may label sa mga tuntunin ng nauugnay na dalas ng sulok.
SLOW SERVO
Mabagal na error Makakuha ng SLOW GAIN
Mga Integrator
SLOW INT
#1
LF walisin
SLOW INT
+
#2
0v
Dobleng integrator [2]
SLOW OUT
LF SLOW
Figure 3.3: Schematic ng mabagal na feedback na I/I2 servo. Ang mga hexagon ay mga sinusubaybayang signal na magagamit sa pamamagitan ng mga switch ng pampili sa harap-panel.
Sa isang solong integrator, tumataas ang gain na may mas mababang frequency ng Fourier, na may slope na 20 dB bawat dekada. Ang pagdaragdag ng pangalawang integrator ay nagpapataas ng slope sa 40 dB bawat dekada, na binabawasan ang pangmatagalang offset sa pagitan ng aktwal at setpoint na mga frequency. Ang pagtaas ng nakuha na masyadong malayo ay nagreresulta sa oscillation habang ang controller ay "sobrang reaksyon" sa mga pagbabago sa signal ng error. Para sa kadahilanang ito kung minsan ay kapaki-pakinabang na paghigpitan ang nakuha ng control loop sa mababang frequency, kung saan ang isang malaking tugon ay maaaring maging sanhi ng isang laser mode-hop.
Ang mabagal na servo ay nagbibigay ng malaking hanay upang mabayaran ang mga pangmatagalang drift at acoustic perturbations, at ang mabilis na actuator ay may maliit na hanay ngunit mataas na bandwidth upang mabayaran ang mga mabilis na abala. Ang paggamit ng double-integrator ay nagsisiguro na ang mabagal na servo ay may nangingibabaw na tugon sa mababang frequency.
Para sa mga application na hindi kasama ang isang hiwalay na mabagal na actuator, ang mabagal na control signal (single o double integrated error) ay maaaring idagdag sa mabilis sa pamamagitan ng pagtatakda ng SLOW switch sa "NESTED". Sa mode na ito, inirerekomenda na ang double-integrator sa mabagal na channel ay hindi pinagana sa DIP2 upang maiwasan ang triple-integration.
16
Kabanata 3. Mga loop ng kontrol ng feedback
3.2.1 Pagsukat sa mabagal na tugon ng servo
Ang mabagal na servo loop ay idinisenyo para sa mabagal na drift compensation. Upang obserbahan ang mabagal na tugon ng loop:
1. Itakda ang MONITOR 1 sa SLOW ERR at ikonekta ang output sa isang oscilloscope.
2. Itakda ang MONITOR 2 sa SLOW at ikonekta ang output sa isang oscilloscope.
3. Itakda ang INPUT sa (offset mode) at CHB sa 0.
4. Ayusin ang ERR OFFSET knob hanggang ang antas ng DC na ipinapakita sa SLOW ERR monitor ay malapit sa zero.
5. Ayusin ang FREQ OFFSET knob hanggang ang antas ng DC na ipinapakita sa SLOW monitor ay malapit sa zero.
6. Itakda ang volts bawat dibisyon sa oscilloscope sa 10mV bawat dibisyon para sa parehong mga channel.
7. Isama ang mabagal na servo loop sa pamamagitan ng pagtatakda ng SLOW mode sa LOCK.
8. Dahan-dahang isaayos ang ERR OFFSET knob upang ang antas ng DC na ipinapakita sa SLOW ERR monitor ay gumagalaw sa itaas at ibaba ng zero ng 10 mV.
9. Habang nagbabago ang signal ng integrated error signal, makikita mo ang mabagal na pagbabago sa output ng 250 mV.
Tandaan na ang oras ng pagtugon para sa mabagal na servo sa pag-anod sa limitasyon nito ay depende sa isang bilang ng mga kadahilanan kabilang ang mabagal na nakuha, ang mabagal na integrator time constant, single o double integration, at ang laki ng error signal.
3.2 Mabagal na servo loop
17
3.2.2 Mabagal na output voltage swing (para lang sa FSC serials A04… at sa ibaba)
Ang output ng mabagal na servo control loop ay na-configure para sa hanay na 0 hanggang 2.5 V para sa pagiging tugma sa isang MOGLabs DLC. Ang DLC SWEEP piezo control input ay may voltage makakuha ng 48 upang ang maximum na input ng 2.5 V ay nagreresulta sa 120 V sa piezo. Kapag ang mabagal na servo loop ay nakakonekta, ang mabagal na output ay uugoy lamang ng ±25 mV kaugnay sa halaga nito bago ang pakikipag-ugnayan. Ang limitasyong ito ay sinadya, upang maiwasan ang laser mode hops. Kapag ang mabagal na output ng FSC ay ginamit sa isang MOGLabs DLC, ang isang 50 mV swing sa output ng mabagal na channel ng FSC ay tumutugma sa isang 2.4 V swing sa piezo voltage na tumutugma sa isang pagbabago sa dalas ng laser na humigit-kumulang 0.5 hanggang 1 GHz, maihahambing sa libreng spectral na hanay ng isang tipikal na reference cavity.
Para sa paggamit sa iba't ibang mga laser controller, ang isang mas malaking pagbabago sa naka-lock na mabagal na output ng FSC ay maaaring paganahin sa pamamagitan ng isang simpleng pagbabago ng risistor. Ang pakinabang sa output ng mabagal na feedback loop ay tinukoy ng R82/R87, ang ratio ng resistors R82 (500 ) at R87 (100 k). Upang mapataas ang mabagal na output, dagdagan ang R82/R87, na pinakamadaling magawa sa pamamagitan ng pagbabawas ng R87 sa pamamagitan ng pag-piggyback ng isa pang risistor nang magkatulad (SMD package, laki 0402). Para kay exampSa gayon, ang pagdaragdag ng 30 k risistor na kahanay ng umiiral na 100 k risistor ay magbibigay ng epektibong paglaban na 23 k na nagbibigay ng pagtaas sa mabagal na pag-indayog ng output mula ±25 mV hanggang ±125 mV. Ipinapakita ng Figure 3.4 ang layout ng FSC PCB sa paligid ng opamp U16.
R329
U16
C36
C362 R85 R331 C44 R87
C71
C35
R81 R82
Figure 3.4: Ang layout ng FSC PCB sa paligid ng huling mabagal na gain opamp U16, na may mga resistor ng setting ng gain na R82 at R87 (bilog); laki 0402.
18
Kabanata 3. Mga loop ng kontrol ng feedback
3.3 Mabilis na servo loop
Ang mabilis na feedback servo (figure 3.5) ay isang PID-loop na nagbibigay ng tumpak na kontrol sa bawat isa sa proportional (P), integral (I) at differential (D) na mga bahagi ng feedback, pati na rin ang kabuuang pakinabang ng buong system. Ang mabilis na output ng FSC ay maaaring mag-swing mula -2.5 V hanggang 2.5 V na, kapag na-configure sa isang MOGLabs external cavity diode laser, ay maaaring magbigay ng swing sa kasalukuyang ±2.5 mA.
MABILIS NA SERVO
GAIN IN
Panlabas na pakinabang [1]
FAST GAIN
Mabilis na error
Mabagal na kontrol
0v
+ NESTED
MABILIS = LOCK LOCK IN (MABILIS)
PI
D
0v
+
Mabilis na kontrol
Figure 3.5: Schematic ng mabilis na feedback servo PID controller.
Ang Figure 3.6 ay nagpapakita ng isang konseptwal na balangkas ng pagkilos ng parehong mabilis at mabagal na servo loops. Sa mababang frequency, nangingibabaw ang fast integrator (I) loop. Upang maiwasan ang mabilis na servo loop na mag-over-react sa mababang frequency (acoustic) na mga panlabas na perturbation, inilalapat ang isang mababang frequency na limitasyon sa pagtaas na kinokontrol ng GAIN LIMIT knob.
Sa mid-range na mga frequency (10 kHz1 MHz) ang proporsyonal (P) na feedback ay nangingibabaw. Ang dalas ng pagkakaisa sa sulok kung saan ang proporsyonal na feedback ay lumampas sa pinagsamang tugon ay kinokontrol ng FAST INT knob. Ang kabuuang gain ng P loop ay itinakda ng FAST GAIN trimpot, o sa pamamagitan ng external na control signal sa pamamagitan ng rear-panel GAIN IN connector.
3.3 Mabilis na servo loop
19
60
Makakuha (dB)
Mataas na freq. cutoff Dobleng integrator
FAST INT FAST GAIN
FAST DIFF DIFF GAIN (limitasyon)
40
20
Integrator
0
FAST LF GAIN (limitasyon)
Integrator
Proporsyonal
Differentiator
Salain
SLOW INT
20101
102
103
104
105
106
107
108
Fourier frequency [Hz]
Figure 3.6: Conceptual Bode plot na nagpapakita ng pagkilos ng mabilis (pula) at mabagal (asul) na mga controller. Ang mabagal na controller ay alinman sa isang single o double integrator na may adjustable corner frequency. Ang mabilis na controller ay isang PID compensator na may adjustable na mga frequency ng sulok at nakakakuha ng mga limitasyon sa mababa at mataas na frequency. Opsyonal ang differentiator ay maaaring i-disable at palitan ng isang low-pass na filter.
Ang mga mataas na frequency (1 MHz) ay karaniwang nangangailangan ng differentiator loop upang mangibabaw para sa pinahusay na pag-lock. Ang differentiator ay nagbibigay ng phaselead compensation para sa finite response time ng system at may gain na tumataas sa 20 dB bawat dekada. Maaaring isaayos ang dalas ng sulok ng differential loop sa pamamagitan ng FAST DIFF/FILTER knob para makontrol ang frequency kung saan nangingibabaw ang differential feedback. Kung ang FAST DIFF/FILTER ay nakatakda sa OFF, ang differential loop ay hindi pinagana at ang feedback ay nananatiling proporsyonal sa mas matataas na frequency. Upang maiwasan ang oscillation at limitahan ang impluwensya ng high-frequency na ingay kapag ang differential feedback loop ay nakalagay, mayroong adjustable gain limit, DIFF GAIN, na naghihigpit sa differentiator sa mataas na frequency.
Madalas na hindi kinakailangan ang isang differentiator, at maaaring makinabang ang compensator mula sa low-pass na pagsala ng mabilis na tugon ng servo upang higit na mabawasan ang impluwensya ng ingay. I-rotate ang FAST DIFF/FILTER
20
Kabanata 3. Mga loop ng kontrol ng feedback
knob laban sa clockwise mula sa OFF na posisyon upang itakda ang roll-off frequency para sa filtering mode.
Ang mabilis na servo ay may tatlong mga mode ng operasyon: SCAN, SCAN+P at LOCK. Kapag nakatakda sa SCAN, hindi pinagana ang feedback at ang bias lang ang ilalapat sa mabilis na output. Kapag nakatakda sa SCAN+P, inilalapat ang proporsyonal na feedback, na nagbibigay-daan para sa pagtukoy ng mabilis na servo sign at gain habang ang laser frequency ay nag-i-scan pa rin, na pinapasimple ang pamamaraan ng pag-lock at pag-tune (tingnan ang §4.2). Sa LOCK mode, ang pag-scan ay ihihinto at ang buong PID feedback ay nagsasagawa.
3.3.1 Pagsukat ng mabilis na tugon ng servo
Ang sumusunod na dalawang seksyon ay naglalarawan ng pagsukat ng proporsyonal at pagkakaiba ng feedback sa mga pagbabago sa signal ng error. Gumamit ng isang function generator upang gayahin ang isang signal ng error, at isang oscilloscope upang sukatin ang tugon.
1. Ikonekta ang MONITOR 1, 2 sa isang oscilloscope, at itakda ang mga tagapili sa FAST ERR at FAST .
2. Itakda ang INPUT sa (offset mode) at CHB sa 0.
3. Ikonekta ang function generator sa CHA input.
4. I-configure ang function generator para makagawa ng 100 Hz sine wave na 20 mV peak to peak.
5. Ayusin ang ERR OFFSET knob upang ang sinusoidal error signal, tulad ng nakikita sa FAST ERR monitor, ay nakasentro sa halos zero.
3.3.2 Pagsukat ng proporsyonal na tugon · Bawasan ang span sa zero sa pamamagitan ng pagpihit nang ganap sa SPAN knob nang pakaliwa sa direksyon.
· Itakda ang FAST sa SCAN+P para i-on ang proporsyonal na feedback loop.
3.3 Mabilis na servo loop
21
· Sa oscilloscope, ang FAST na output ng FSC ay dapat magpakita ng 100 Hz sine wave.
· I-adjust ang FAST GAIN knob para ibahin ang proporsyonal na gain ng fast servo hanggang sa pareho ang output amplitude bilang input.
· Upang sukatin ang proporsyonal na tugon ng dalas ng feedback, ayusin ang dalas ng generator ng function at subaybayan ang amplitude ng FAST output response. Para kay example, dagdagan ang dalas hanggang sa ampang litude ay hinahati, upang mahanap ang -3 dB gain frequency.
3.3.3 Pagsukat sa pagkakaiba ng tugon
1. Itakda ang FAST INT sa OFF para patayin ang integrator loop.
2. Itakda ang FAST GAIN sa pagkakaisa gamit ang mga hakbang na inilarawan sa seksyon sa itaas.
3. Itakda ang DIFF GAIN sa 0 dB.
4. Itakda ang FAST DIFF/FILTER sa 100 kHz.
5. I-sweep ang frequency ng function generator mula 100 kHz hanggang 3 MHz at subaybayan ang FAST na output.
6. Habang winalis mo ang dalas ng signal ng error, dapat mong makita ang pagkakaisa sa lahat ng frequency.
7. Itakda ang DIFF GAIN sa 24 dB.
8. Ngayon habang winalis mo ang dalas ng signal ng error, dapat mong mapansin ang isang 20 dB bawat dekada na pagtaas ng slope pagkatapos ng 100 kHz na magsisimulang gumulong sa 1 MHz, na nagpapakita ng opamp mga limitasyon ng bandwidth.
Ang nakuha ng mabilis na output ay maaaring mabago sa pamamagitan ng pagbabago ng mga halaga ng risistor, ngunit ang circuit ay mas kumplikado kaysa sa mabagal na feedback (§3.2.2). Makipag-ugnayan sa MOGLabs para sa karagdagang impormasyon kung kinakailangan.
22
Kabanata 3. Mga loop ng kontrol ng feedback
3.4 Modulasyon at pag-scan
Ang laser scanning ay kinokontrol ng alinman sa internal sweep generator o external sweep signal. Ang panloob na sweep ay isang sawtooth na may variable na panahon gaya ng itinakda ng isang panloob na switch sa hanay ng apat na posisyon (App. C), at isang single-turn trimpot RATE sa front-panel.
Ang mabilis at mabagal na mga servo loop ay maaaring isa-isang ikonekta sa pamamagitan ng mga TTL signal sa rear-panel na nauugnay na front-panel switch. Ang pagtatakda ng alinmang loop sa LOCK ay huminto sa sweep at nag-a-activate ng stabilization.
MODULATION & SWEEP
INT / EXT
TRIG
RATE
Ramp
Slope [6] SWEEP IN
SPAN
0v
+
OFFSET
0v
0v
Nakapirming offset [5]
Mabilis na kontrol MOD IN
Mod [4]
0v
0v 0v
+
BIAS
0v 0v
Pagkiling [3]
LOCK IN (MABILIS)
LOCK IN (MABAGAL)
MABILIS = LOCK SLOW = LOCK
RAMP RA
LF walisin
BIAS BS
FAST OUT +
HF MABILIS
Figure 3.7: Sweep, external modulation, at feedforward current bias.
Ang ramp ay maaari ding idagdag sa mabilis na output sa pamamagitan ng pagpapagana sa DIP3 at pagsasaayos ng BIAS trimpot, ngunit maraming laser controllers (gaya ng MOGLabs DLC) ang bubuo ng kinakailangang bias current batay sa mabagal na servo signal, kung saan hindi na kailangang bumuo din nito sa loob ng FSC.
4. Paglalapat halample: Pag-lock ng Pound-Drever Hall
Ang isang tipikal na aplikasyon ng FSC ay ang frequency-lock ng laser sa isang optical cavity gamit ang PDH technique (fig. 4.1). Ang cavity ay gumaganap bilang isang frequency discriminator, at pinapanatili ng FSC ang laser sa resonance sa cavity sa pamamagitan ng pagkontrol sa laser piezo at current sa pamamagitan ng SLOW at FAST na output nito ayon sa pagkakabanggit, na binabawasan ang laser linewidth. Ang isang hiwalay na tala ng aplikasyon (AN002) ay magagamit na nagbibigay ng detalyadong praktikal na payo sa pagpapatupad ng isang PDH apparatus.
Oscilloscope
TRIG
CH1
CH2
Laser
Kasalukuyang mod Piezo SMA
EOM
PBS
PD
DLC controller
PZT MOD
AC
Cavity LPF
MONITOR 2 MONITOR 1 LOCK IN
SWEEP IN GAIN IN
B IN
A IN
Serial:
TRIG
FAST OUT SLOW OUT MOD IN
KAPANGYARIHAN B KAPANGYARIHAN A
Figure 4.1: Pinasimpleng eskematiko para sa PDH-cavity locking gamit ang FSC. Ang isang electro-optic modulator (EOM) ay bumubuo ng mga sideband, na nakikipag-ugnayan sa cavity, na bumubuo ng mga reflection na sinusukat sa photodetector (PD). Ang demodulating sa photodetector signal ay gumagawa ng PDH error signal.
Maaaring gamitin ang iba't ibang paraan upang makabuo ng mga signal ng error, na hindi tatalakayin dito. Ang natitirang bahagi ng kabanatang ito ay naglalarawan kung paano makamit ang isang lock kapag ang isang error na signal ay nabuo.
23
24
Kabanata 4. Paglalapat halample: Pag-lock ng Pound-Drever Hall
4.1 Konfigurasyon ng laser at controller
Ang FSC ay katugma sa iba't ibang mga laser at controller, basta't tama ang mga ito para sa nais na mode ng operasyon. Kapag nagmamaneho ng ECDL (gaya ng MOGLabs CEL o LDL lasers), ang mga kinakailangan para sa laser at controller ay ang mga sumusunod:
· Direktang modulasyon ng high-bandwidth sa laser headboard o intra-cavity phase modulator.
· High-voltage piezo na kontrol mula sa isang panlabas na signal ng kontrol.
· Feed-forward (“bias current”) na henerasyon para sa mga laser na nangangailangan ng bias na 1 mA sa kanilang hanay ng pag-scan. Ang FSC ay may kakayahang bumuo ng isang bias current sa loob ngunit ang saklaw ay maaaring limitado sa pamamagitan ng headboard electronics o phase modulator saturation, kaya maaaring kailanganin na gumamit ng bias na ibinigay ng laser controller.
Ang mga MOGLabs laser controller at headboard ay madaling mai-configure upang makamit ang kinakailangang pag-uugali, tulad ng ipinaliwanag sa ibaba.
4.1.1 Configuration ng headboard
Ang mga MOGLabs laser ay may kasamang panloob na headboard na nag-interface sa mga bahagi sa controller. Ang isang headboard na may kasamang mabilis na kasalukuyang modulasyon sa pamamagitan ng SMA connector ay kinakailangan para sa operasyon sa FSC. Dapat na direktang konektado ang headboard sa FSC FAST OUT.
Ang B1240 headboard ay mahigpit na inirerekomenda para sa maximum modulation bandwidth, bagama't ang B1040 at B1047 ay katanggap-tanggap na mga pamalit para sa mga laser na hindi tugma sa B1240. Ang headboard ay may ilang jumper switch na dapat i-configure para sa DC coupled and buffered (BUF) input, kung saan naaangkop.
4.2 Pagkamit ng paunang lock
25
4.1.2 configuration ng DLC
Bagama't ang FSC ay maaaring i-configure para sa alinman sa panloob o panlabas na sweep, ito ay makabuluhang mas simple na gamitin ang panloob na sweep mode at itakda ang DLC bilang isang slave device tulad ng sumusunod:
1. Ikonekta ang SLOW OUT sa SWEEP / PZT MOD sa DLC.
2. I-enable ang DIP9 (External sweep) sa DLC. Tiyaking naka-off ang DIP13 at DIP14.
3. I-disable ang DIP3 (Bias generation) ng FSC. Awtomatikong nabubuo ng DLC ang kasalukuyang feed-forward bias mula sa sweep input, kaya hindi kinakailangan na bumuo ng bias sa loob ng FSC.
4. Itakda ang SPAN sa DLC sa maximum (ganap na clockwise).
5. Itakda ang FREQUENCY sa DLC sa zero gamit ang LCD display upang ipakita ang Frequency.
6. Tiyakin na ang SWEEP sa FSC ay INT.
7. Itakda ang FREQ OFFSET sa mid-range at SPAN sa buong FSC at obserbahan ang laser scan.
8. Kung ang pag-scan ay nasa maling direksyon, baligtarin ang DIP4 ng FSC o DIP11 ng DLC.
Mahalagang hindi na-adjust ang SPAN knob ng DLC kapag naitakda na tulad ng nasa itaas, dahil makakaapekto ito sa feedback loop at maaaring pigilan ang pag-lock ng FSC. Dapat gamitin ang mga kontrol ng FSC para ayusin ang sweep.
4.2 Pagkamit ng paunang lock
Ang mga kontrol ng SPAN at OFFSET ng FSC ay maaaring gamitin upang ibagay ang laser upang walisin ang nais na lock point (hal. cavity resonance) at mag-zoom sa isang mas maliit na pag-scan sa paligid ng resonance. Ang mga sumusunod
26
Kabanata 4. Paglalapat halample: Pag-lock ng Pound-Drever Hall
Ang mga hakbang ay naglalarawan ng prosesong kinakailangan upang makamit ang isang matatag na lock. Ang mga value na nakalista ay indicative, at kakailanganing isaayos para sa mga partikular na application. Ang karagdagang payo sa pag-optimize ng lock ay ibinibigay sa §4.3.
4.2.1 Pag-lock gamit ang mabilis na feedback
1. Ikonekta ang error signal sa A IN input sa back-panel.
2. Tiyakin na ang error signal ay nasa order na 10 mVpp.
3. Itakda ang INPUT sa (offset mode) at CHB sa 0.
4. Itakda ang MONITOR 1 sa FAST ERR at obserbahan sa isang oscilloscope. I-adjust ang ERR OFFSET knob hanggang sa ang DC level na ipinapakita ay zero. Kung hindi na kailangang gamitin ang ERROR OFFSET knob upang ayusin ang DC level ng error signal, ang INPUT switch ay maaaring itakda sa DC at ang ERROR OFFSET knob ay walang epekto, na pumipigil sa aksidenteng pagsasaayos.
5. Bawasan ang FAST GAIN sa zero.
6. Itakda ang FAST sa SCAN+P, itakda ang SLOW sa SCAN, at hanapin ang resonance gamit ang sweep controls.
7. Palakihin ang FAST GAIN hanggang ang error signal ay makitang "stretch out" tulad ng ipinapakita sa figure 4.2. Kung hindi ito naobserbahan, baligtarin ang switch ng FAST SIGN at subukang muli.
8. Itakda ang FAST DIFF sa OFF at GAIN LIMIT sa 40. Bawasan ang FAST INT sa 100 kHz.
9. Itakda ang FAST mode sa LOCK at ang controller ay magla-lock sa zero-crossing ng error signal. Maaaring kailanganin na gumawa ng maliliit na pagsasaayos sa FREQ OFFSET upang i-lock ang laser.
10. I-optimize ang lock sa pamamagitan ng pagsasaayos ng FAST GAIN at FAST INT habang inoobserbahan ang error signal. Maaaring kailanganin na muling i-lock ang servo pagkatapos ayusin ang integrator.
4.2 Pagkamit ng paunang lock
27
Figure 4.2: Ang pag-scan sa laser gamit ang P-only na feedback sa mabilis na output habang ang pag-scan sa mabagal na output ay nagiging sanhi ng error signal (orange) upang maging extended kapag ang sign at gain ay tama (kanan). Sa isang PDH application, ang cavity transmission (asul) ay magiging extended din.
11. Ang ilang mga application ay maaaring makinabang sa pamamagitan ng pagtaas ng FAST DIFF upang mapabuti ang pagtugon sa loop, ngunit ito ay karaniwang hindi kinakailangan upang makamit ang isang paunang lock.
4.2.2 Pag-lock gamit ang mabagal na feedback
Kapag naabot na ang lock gamit ang mabilis na proporsyonal at integrator na feedback, ang mabagal na feedback ay dapat na isasaalang-alang ang mabagal na drift at pagiging sensitibo sa mababang dalas ng acoustic perturbations.
1. Itakda ang SLOW GAIN sa mid-range at SLOW INT sa 100 Hz.
2. Itakda ang FAST mode sa SCAN+P para i-unlock ang laser, at ayusin ang SPAN at OFFSET para makita mo ang zero crossing.
3. Itakda ang MONITOR 2 sa SLOW ERR at obserbahan sa isang oscilloscope. Ayusin ang trimpot sa tabi ng ERR OFFSET upang gawing zero ang mabagal na signal ng error. Ang pagsasaayos ng trimpot na ito ay makakaapekto lamang sa antas ng DC ng mabagal na signal ng error, hindi sa mabilis na signal ng error.
4. I-lock muli ang laser sa pamamagitan ng pagtatakda ng FAST mode sa LOCK at gumawa ng anumang kinakailangang maliliit na pagsasaayos sa FREQ OFFSET upang i-lock ang laser.
28
Kabanata 4. Paglalapat halample: Pag-lock ng Pound-Drever Hall
5. Itakda ang SLOW mode sa LOCK at obserbahan ang mabagal na signal ng error. Kung magla-lock ang mabagal na servo, maaaring magbago ang antas ng DC ng mabagal na error. Kung nangyari ito, tandaan ang bagong halaga ng signal ng error, itakda ang SLOW pabalik sa SCAN at gamitin ang error offset trimpot upang ilapit ang mabagal na naka-unlock na signal ng error sa naka-lock na halaga at subukang i-lock muli ang mabagal na lock.
6. Ulitin ang nakaraang hakbang ng mabagal na pag-lock ng laser, pag-obserba sa pagbabago ng DC sa mabagal na error, at pagsasaayos ng error offset trimpot hanggang sa pagpasok sa mabagal na lock ay hindi makagawa ng masusukat na pagbabago sa mabagal na naka-lock kumpara sa mabilis na naka-lock na halaga ng signal ng error.
Ang error offset trimpot ay nagsasaayos para sa maliliit na (mV) na pagkakaiba sa mabilis at mabagal na error signal offset. Ang pagsasaayos ng trimpot ay nagsisiguro na ang mabilis at mabagal na error compensator circuit ay nakakandado sa laser sa parehong frequency.
7. Kung ang servo ay nag-unlock kaagad sa pagpasok ng mabagal na lock, subukang baligtarin ang SLOW SIGN.
8. Kung ang mabagal na servo ay nagbubukas pa rin kaagad, bawasan ang mabagal na nakuha at subukang muli.
9. Kapag ang isang matatag na mabagal na lock ay nakamit na ang ERR OFFSET trimpot ay naitakda nang tama, ayusin ang SLOW GAIN at SLOW INT para sa pinabuting lock stability.
4.3 Pag-optimize
Ang layunin ng servo ay i-lock ang laser sa zero-crossing ng error signal, na perpektong magiging zero kapag naka-lock. Ang ingay sa signal ng error ay isang sukatan ng kalidad ng lock. Ang spectrum analysis ng error signal ay isang makapangyarihang tool para sa pag-unawa at pag-optimize ng feedback. Maaaring gamitin ang mga RF spectrum analyzer ngunit medyo mahal at may limitadong dynamic range. Isang magandang sound card (24-bit 192 kHz, hal. Lynx L22)
4.3 Pag-optimize
29
nagbibigay ng pagsusuri ng ingay hanggang sa Fourier frequency na 96 kHz na may 140 dB dynamic range.
Sa isip, ang spectrum analyzer ay gagamitin sa isang independiyenteng frequency discriminator na hindi sensitibo sa mga pagbabago sa kapangyarihan ng laser [11]. Maaaring makamit ang magagandang resulta sa pamamagitan ng pagsubaybay sa in-loop na error signal ngunit mas mainam ang isang out-of-loop na pagsukat, tulad ng pagsukat sa cavity transmission sa isang PDH application. Upang suriin ang signal ng error, ikonekta ang spectrum analyzer sa isa sa mga MONITOR output na nakatakda sa FAST ERR.
Ang high-bandwidth na pag-lock ay karaniwang nagsasangkot ng unang pagkamit ng isang matatag na lock gamit lamang ang mabilis na servo, at pagkatapos ay ang paggamit ng mabagal na servo upang mapabuti ang pangmatagalang katatagan ng lock. Ang mabagal na servo ay kinakailangan upang mabayaran ang mga thermal drift at acoustic perturbations, na magreresulta sa isang mode-hop kung mabayaran ng kasalukuyang nag-iisa. Sa kabaligtaran, ang mga simpleng diskarte sa pag-lock tulad ng saturated absorption spectroscopy ay karaniwang nakakamit sa pamamagitan ng unang pagkamit ng isang matatag na lock gamit ang mabagal na servo, at pagkatapos ay ang paggamit ng mabilis na servo upang mabayaran lamang ang mga pagbabago sa mas mataas na dalas. Maaaring kapaki-pakinabang na kumonsulta sa Bode plot (figure 4.3) kapag binibigyang-kahulugan ang error signal spectrum.
Kapag ino-optimize ang FSC, inirerekomenda na i-optimize muna ang mabilis na servo sa pamamagitan ng pagsusuri ng error signal (o transmission sa pamamagitan ng cavity), at pagkatapos ay ang mabagal na servo upang mabawasan ang sensitivity sa mga panlabas na perturbations. Sa partikular, ang SCAN+P mode ay nagbibigay ng isang maginhawang paraan upang makuha ang feedback sign at makakuha ng tinatayang tama.
Tandaan na ang pagkamit ng pinaka-stable na frequency lock ay nangangailangan ng maingat na pag-optimize ng maraming aspeto ng apparatus, hindi lang ang mga parameter ng FSC. Para kay example, tira amplitude modulation (RAM) sa isang PDH apparatus ay nagreresulta sa drift sa error signal, na hindi kayang bayaran ng servo. Katulad nito, ang mahinang signal-to-noise ratio (SNR) ay direktang magpapakain ng ingay sa laser.
Sa partikular, ang mataas na nakuha ng mga integrator ay nangangahulugan na ang lock ay maaaring maging sensitibo sa mga ground loop sa signal-processing chain, at
30
Kabanata 4. Paglalapat halample: Pag-lock ng Pound-Drever Hall
dapat gawin ang pag-iingat upang maalis o mabawasan ang mga ito. Ang lupa ng FSC ay dapat na mas malapit hangga't maaari sa parehong laser controller at anumang electronics na kasangkot sa pagbuo ng error signal.
Ang isang pamamaraan para sa pag-optimize ng mabilis na servo ay ang itakda ang FAST DIFF sa OFF at isaayos ang FAST GAIN, FAST INT at GAIN LIMIT upang mabawasan ang antas ng ingay hangga't maaari. Pagkatapos ay i-optimize ang FAST DIFF at DIFF GAIN para bawasan ang mga high-frequency na bahagi ng ingay gaya ng naobserbahan sa isang spectrum analyzer. Tandaan na maaaring kailanganin ang mga pagbabago sa FAST GAIN at FAST INT para ma-optimize ang lock kapag naipasok na ang differentiator.
Sa ilang mga application, ang error signal ay bandwidth-limited at naglalaman lamang ng walang ugnayang ingay sa mataas na frequency. Sa ganitong mga sitwasyon ay kanais-nais na limitahan ang pagkilos ng servo sa mataas na frequency upang maiwasan ang pagkabit ng ingay na ito pabalik sa control signal. Ang isang opsyon sa filter ay ibinigay upang bawasan ang mabilis na tugon ng servo sa itaas ng isang partikular na frequency. Ang opsyong ito ay kapwa-eksklusibo sa differentiator, at dapat subukan kung ang pagpapagana sa differentiator ay nakikitang tumaas
60
Makakuha (dB)
Mataas na freq. cutoff Dobleng integrator
FAST INT FAST GAIN
FAST DIFF DIFF GAIN (limitasyon)
40
20
Integrator
0
FAST LF GAIN (limitasyon)
Integrator
Proporsyonal
Differentiator
Salain
SLOW INT
20101
102
103
104
105
106
107
108
Fourier frequency [Hz]
Figure 4.3: Conceptual Bode plot na nagpapakita ng pagkilos ng mabilis (pula) at mabagal (asul) na mga controller. Ang mga frequency ng sulok at mga limitasyon ng gain ay inaayos gamit ang mga front-panel knobs bilang may label.
4.3 Pag-optimize
31
ang sinusukat na ingay.
Ang mabagal na servo ay maaaring ma-optimize upang mabawasan ang labis na reaksyon sa mga panlabas na kaguluhan. Kung wala ang mabagal na servo loop, ang mataas na limitasyon ng nakuha ay nangangahulugan na ang mabilis na servo ay tutugon sa mga panlabas na perturbations (eg acoustic coupling) at ang resultang pagbabago sa kasalukuyang ay maaaring mag-udyok ng mga mode-hop sa laser. Samakatuwid, mas mainam na ang mga pagbabagong ito (mababang dalas) ay binabayaran sa piezo sa halip.
Ang pagsasaayos sa SLOW GAIN at SLOW INT ay hindi nangangahulugang magbubunga ng pagpapabuti sa spectrum ng signal ng error, ngunit kapag na-optimize ay mababawasan ang sensitivity sa acoustic perturbations at magpapahaba sa buhay ng lock.
Katulad nito, ang pag-activate ng double-integrator (DIP2) ay maaaring mapabuti ang katatagan sa pamamagitan ng pagtiyak na ang kabuuang pakinabang ng mabagal na servo system ay mas mataas kaysa sa mabilis na servo sa mga mas mababang frequency na ito. Gayunpaman, ito ay maaaring maging sanhi ng mabagal na servo na mag-overreact sa mababang dalas ng mga perturbation at ang double-integrator ay inirerekomenda lamang kung ang mga pangmatagalang drift sa kasalukuyang ay destabilizing ang lock.
32
Kabanata 4. Paglalapat halample: Pag-lock ng Pound-Drever Hall
A. Mga pagtutukoy
Parameter
Pagtutukoy
Timing Gain bandwidth (-3 dB) Propagation delay Panlabas na modulation bandwidth (-3 dB)
> 35 MHz < 40 ns
> 35 MHz
Input A IN, B IN SWEEP IN GAIN IN MOD SA LOCK IN
SMA, 1 M, ±2 5 V SMA, 1 M, 0 hanggang +2 5 V SMA, 1 M, ±2 5 V SMA, 1 M, ±2 5 V 3.5 mm female audio connector, TTL
Ang mga analog input ay over-voltage protektado hanggang ±10 V. Ang mga TTL input ay tumatagal ng < 1 0 V bilang mababa, > 2 0 V bilang mataas. Ang mga LOCK IN input ay -0 5 V hanggang 7 V, active low, drawing ±1 µA.
33
34
Appendix A. Mga Pagtutukoy
Parameter
Output SLOW OUT FAST OUT MONITOR 1, 2 TRIG POWER A, B
Pagtutukoy
SMA, 50 , 0 hanggang +2 5 V, BW 20 kHz SMA, 50 , ±2 5 V, BW > 20 MHz SMA, 50 , BW > 20 MHz SMA, 1M , 0 hanggang +5 V M8 female connector, ±12 V, 125 mA
Lahat ng output ay limitado sa ±5 V. 50 output 50 mA max (125 mW, +21 dBm).
Mekanikal at kapangyarihan
IEC input
110 hanggang 130V sa 60Hz o 220 hanggang 260V sa 50Hz
piyus
5x20mm anti-surge ceramic 230 V/0.25 A o 115 V/0.63 A
Mga sukat
W×H×D = 250 × 79 × 292 mm
Timbang
2 kg
Paggamit ng kuryente
< 10 W
Pag-troubleshoot
B.1 Ang dalas ng laser ay hindi nag-scan
Ang MOGLabs DLC na may panlabas na piezo control signal ay nangangailangan na ang panlabas na signal ay dapat tumawid sa 1.25 V. Kung ikaw ay sigurado na ang iyong panlabas na control signal ay tumatawid sa 1.25 V, kumpirmahin ang sumusunod:
· Ang DLC span ay ganap na clockwise. · Ang FREQUENCY sa DLC ay zero (gamit ang LCD display para i-set
Dalas). · Naka-on ang DIP9 (External sweep) ng DLC. · Naka-off ang DIP13 at DIP14 ng DLC. · Ang lock toggle switch sa DLC ay nakatakda sa SCAN. · Ang SLOW OUT ng FSC ay konektado sa SWEEP / PZT MOD
input ng DLC. · SWEEP sa FSC ay INT. · Ang FSC span ay ganap na clockwise. · Ikonekta ang FSC MONITOR 1 sa isang oscilloscope, itakda ang MONI-
TOR 1 knob sa RAMP at ayusin ang FREQ OFFSET hanggang sa ramp ay nakasentro tungkol sa 1.25 V.
Kung hindi nalutas ng mga pagsusuri sa itaas ang iyong problema, idiskonekta ang FSC mula sa DLC at tiyaking nag-scan ang laser kapag kinokontrol gamit ang DLC. Makipag-ugnayan sa MOGLabs para sa tulong kung hindi matagumpay.
35
36
Appendix B. Pag-troubleshoot
B.2 Kapag gumagamit ng modulation input, ang mabilis na output ay lumulutang sa isang malaking voltage
Kapag ginagamit ang MOD IN functionality ng FSC (DIP 4 enabled) ang mabilis na output ay karaniwang lumulutang sa positive voltage rail, sa paligid ng 4V. Tiyaking maiikli ang MOD IN kapag hindi ginagamit.
B.3 Malaking positibong signal ng error
Sa ilang mga application, ang error signal na nabuo ng application ay maaaring mahigpit na positibo (o negatibo) at malaki. Sa kasong ito, ang REF trimpot at ERR OFFSET ay maaaring hindi magbigay ng sapat na DC shift upang matiyak na ang nais na lockpoint ay tumutugma sa 0 V. Sa kasong ito, parehong CH A at CH B ay maaaring gamitin sa INPUT toggle na nakatakda sa , CH B na nakatakda sa PD at sa isang DC voltage inilapat sa CH B upang mabuo ang offset na kailangan upang igitna ang lock point. Bilang isang example, kung ang error signal ay nasa pagitan ng 0 V at 5 V at ang lock point ay 2.5 V, pagkatapos ay ikonekta ang error signal sa CH A at ilapat ang 2.5 V sa CH B. Sa naaangkop na setting ang error signal ay nasa pagitan ng -2 5 V hanggang +2 5 V.
B.4 Mabilis na output riles sa ±0.625 V
Para sa karamihan ng MOGLabs ECDLs, isang voltage swing ng ±0.625 V sa mabilis na output (naaayon sa ±0.625 mA na na-inject sa laser diode) ay higit pa sa kinakailangan para sa pag-lock sa isang optical cavity. Sa ilang mga aplikasyon, kinakailangan ang mas malaking saklaw sa mabilis na output. Ang limitasyon na ito ay maaaring tumaas sa pamamagitan ng isang simpleng pagbabago ng risistor. Mangyaring makipag-ugnayan sa MOGLabs para sa karagdagang impormasyon kung kinakailangan.
B.5 Kailangang baguhin ng feedback ang sign
Kung ang mabilis na polarity ng feedback ay nagbabago, kadalasan ay dahil ang laser ay naanod sa isang multi-mode na estado (dalawang panlabas na mga mode ng cavity na nag-o-oscillating nang sabay-sabay). Ayusin ang kasalukuyang laser upang makakuha ng singlemode na operasyon, sa halip na baligtarin ang polarity ng feedback.
B.6 Ang monitor ay naglalabas ng maling signal
37
B.6 Ang monitor ay naglalabas ng maling signal
Sa panahon ng pagsubok sa pabrika, ang output ng bawat isa sa mga MONITOR knobs ay na-verify. Gayunpaman, sa paglipas ng panahon ang mga nakatakdang turnilyo na humahawak sa knob sa posisyon ay maaaring mag-relax at ang knob ay maaaring madulas, na nagiging sanhi ng knob na magpahiwatig ng maling signal. Upang suriin:
· Ikonekta ang output ng MONITOR sa isang oscilloscope.
· Pindutin nang buo ang SPAN knob.
· Lumiko ang MONITOR sa RAMP. Dapat mo na ngayong obserbahan arampsignal sa pagkakasunud-sunod ng 1 bolta; kung hindi, mali ang posisyon ng knob.
· Kahit na obserbahan mo arampsa signal, maaaring mali pa rin ang posisyon ng knob, paikutin ang knob ng isang posisyon nang higit pa clockwise.
· Dapat ay mayroon ka na ngayong maliit na signal malapit sa 0 V, at marahil ay makakakita ka ng maliit na ramp sa oscilloscope sa pagkakasunud-sunod ng sampu ng mV. Ayusin ang BIAS trimpot at dapat mong makita ang amplitud nitong ramp pagbabago.
· Kung nagbabago ang signal sa oscilloscope habang inaayos mo ang BIAS trimpot, tama ang posisyon ng iyong MONITOR knob; kung hindi, kailangang ayusin ang posisyon ng MONITOR knob.
Upang itama ang posisyon ng MONITOR knob, dapat munang matukoy ang mga output signal gamit ang katulad na pamamaraan sa itaas, at pagkatapos ay maaaring paikutin ang posisyon ng knob sa pamamagitan ng pagluwag sa dalawang set screw na nakalagay sa knob, na may 1.5 mm allen key o ball driver.
Ang B.7 Laser ay sumasailalim sa slow mode hops
Ang slow mode hops ay maaaring sanhi ng optical feedback mula sa optical elements sa pagitan ng laser at ng cavity, halimbawaample fiber couplers, o mula sa optical cavity mismo. Kasama sa mga sintomas ang dalas
38
Appendix B. Pag-troubleshoot
pagtalon ng free-running laser sa mabagal na timescale, sa pagkakasunud-sunod ng 30 s kung saan tumalon ang laser frequency ng 10 hanggang 100 MHz. Tiyakin na ang laser ay may sapat na optical isolation, pag-install ng isa pang isolator kung kinakailangan, at harangan ang anumang beam path na hindi ginagamit.
C. Layout ng PCB
C39
C59
R30
C76
C116
C166
C3
C2
P1
P2
C1
C9
C7
C6
C4
C5
P3
R1 C8 C10
R2
R338 D1
C378
R24
R337
R27
C15
R7
R28
R8
R66 R34
R340 C379
R33
R10
D4
R11 C60 R35
R342
R37
R343 D6
C380
R3 C16 R12
R4
C366 R58 R59 C31 R336
P4
R5 D8
C365 R347 R345
R49
R77 R40
R50 D3
C368 R344 R346
R75
C29 R15 R38 R47 R48
C62 R36 R46 C28
C11 C26
R339
R31 C23
C25
C54 C22 C24 R9
R74 C57
C33
C66 C40
U13
U3
U9
U10
U14
U4
U5
U6
U15
R80 R70 C27
C55 R42
C65 R32
R29 R65
R57 R78 R69
R71 R72
R79 R84
C67
R73
C68
C56
R76
R333
C42 C69
C367 R6
R334 C369
C13
R335
C43 C372 R14 R13
C373 C17
U1
R60 R17 R329
U16
R81 R82
C35
C362 R85 R331 C44 R87
C70
U25 C124
R180 C131
C140 R145
U42
R197 R184 C186 C185
MH2
C165 C194 C167 R186 R187 C183 C195 R200
C126 R325 R324
R168 C162 C184
C157 R148 R147
C163 C168
C158 R170
R95 C85 R166 R99 C84
C86
C75 R97 R96 C87
R83 C83
U26
U27 C92
R100 R101 R102 R106
R104 R105
C88 R98 R86
R341 C95 R107 C94
U38
C90 R109
R103 U28
C128 C89
C141
R140 R143
R108
U48
R146 C127
R185
U50 R326
U49
R332
R201
R191
R199 C202
R198 R190
C216
P8
U57
C221
C234
C222 R210 C217
C169 R192 R202
R195 C170
R171
U51
R203
R211
U58
C257
R213 C223 R212
R214 C203 C204 C205
C172 R194 C199
R327 C171 C160 R188 R172 R173
C93 R111 C96 C102 R144 R117
R110 R112
C98 C91
R115 R114
U31
C101
FB1
C148
FB2
C159
C109 C129
C149
C130
U29
C138
U32
C150
C112 R113
C100
C105 C99 C103 C152 C110
U33
C104 C111 C153
C133
R118 R124
R119 R122
R123
U34 R130 R120 R121
C161
C134
R169 U43
C132
C182 R157 C197
C189 R155 C201
C181 R156
C173
U56
C198 R193
C206
R189
C174
C196
U52
R196 R154 R151 R152 R153
R204 C187 C176 C179
U53
C180 C188 C190
C178
C200
C207
U54
C209
U55 C191
C192
C208 R205
U62 C210
R217 C177
C227 C241 C243 C242 R221
R223 C263
C232
C231
C225
U59
C226
C259
C237
C238
C240 C239
R206
U60
C261
R207 C260 R215
R218
R216
U61 C262
U66 R219
U68 R222
U67 R220
C258 C235 C236
C273
SW1
R225 R224
C266
C265
R228
U69
C269
R231 R229
U70
C270
U71
R234
C272
R226
U72
C71
C36
R16 R18
C14
C114
R131
C115
C58 R93
C46
C371
C370
R43 C45
R44
U11
R330 R92
R90 R89 R88 R91
R20
U7
R19
R39 C34
C72
R61
C73
C19
R45 C47
C41 C78
P5
R23
U8
R22
C375
C374 R41 R21
C37
C38
C30
C20
R52 C48 R51
C49
U2
C50
U17
U18
R55 R53 R62 R54
C63
R63 C52 R26
U12 R25
P6
C377 C376
R64 R56 C51
MH1
C53
C79
C74
C18
C113 R174 R175 R176 R177
C120
R128
R126 C106
R127 R125
U35 R132 U39
R141 C117 R129 R158
R142
C136 R134 R133 R138 R137
C135
C139 R161 R162 R163
C118
C119 R159
C121
U41 C137
R160 C147
C164
U40 C146
C193
R164 C123
C122
R139 R165
U44
C107
U45
C142
C144 R135 C145
R182
R178 R167
R181
RT1
C155 R149
C21 C12
U47
U46
U30 C108
U21 C77 U23 C82
U24 C64 U22 C81
U19 C61
R68 R67 U20 C32
P7
C97 R116
C80 R94
U36 C143
C151
R179
R150 C156
R183
R136 C154
C175
C252
C220
C228 C229 C230
U63
C248
C247
C211
C212 C213 C214
U64
C251
C250
C215
C219
R208 R209 C224
C218 C253
U65
C256
C255 C254
C249 C233
C246 C245
C274
C244
C264
C268 R230
C276
C271
C267
C275
R238 R237 R236 R235 R240 R239
R328
REF1 R257
C285 R246
C286 C284
R242
U73
R247
C281 R243
C280
U74
C287
R248
C289 R251 R252
R233 R227 R232
C282 R244 R245
U75
R269
C288 R250 R249
R253 R255
C290
R241
R254
U76
R272
C291
R256
U77
C294 C296
C283
C277
MH5
C292
C293
C279 C278
U37 C125
MH3
C295
C307 R265
Q1
C309
C303 R267 R268
C305
C301
MH6
R282
C312
R274 R283 R284
C322
C298
C300
R264 C297 R262
U78
R273 C311
C299
R263
C302
R261 R258 R259 R260
U79
C306
U80
C315
C313
R266
U81
R278 R275 R276
C304
R277
C316
R271 C308
R270
U82
C314
C318
U83
R280 R279 C321
C310
U84
R285 C317
C320
R281
C319
R290 R291
D11
D12
D13
D14
R287 R286
SW2
R297 R296
R289 R288
C334 C328 C364
R299 C330
R293 R292
C324
C331
R300
R298 C329
C333 C332
U85
C335
C323
C325
D15
R303
D16
C336
R301 R302 C342 C341
C337
U86
C343
C339
C346
R310 R307
R309
R308
MH8
C347 R305 R306
R315
R321
C345
P10
C344 C348
MH9
C349 R318 C350 R319 R317 R316
C352
P11
C351
C354
U87
MH10
C353
U88
C338
C340
R294
C363
MH4 P9
XF1
C358
R295
C326
C327
D17
R304
D18
U89
C355 C356
U91
U90
C361 R323
C357
C359
P12
C360
MH7
R313 R314 R320 R311 R312 R322
39
40
Appendix C. Layout ng PCB
D. 115/230 V conversion
D.1 Piyus
Ang fuse ay isang ceramic antisurge, 0.25A (230V) o 0.63A (115V), 5x20mm, para sa example Littlefuse 0215.250MXP o 0215.630MXP. Ang fuse holder ay isang pulang cartridge sa itaas lamang ng IEC power inlet at main switch sa likuran ng unit (Fig. D.1).
Figure D.1: Fuse catridge, na nagpapakita ng fuse placement para sa operasyon sa 230 V.
D.2 120/240 V conversion
Ang controller ay maaaring paandarin mula sa AC sa 50 hanggang 60 Hz, 110 hanggang 120 V (100 V sa Japan), o 220 hanggang 240 V. Upang mag-convert sa pagitan ng 115 V at 230 V, ang fuse cartridge ay dapat na alisin, at muling ipasok upang ang tamang voltage lalabas sa takip na window at ang tamang fuse (tulad ng nasa itaas) ay naka-install.
41
42
Appendix D. 115/230 V conversion
Figure D.2: Upang baguhin ang fuse o voltage, buksan ang takip ng fuse cartridge na may screwdriver na ipinasok sa isang maliit na puwang sa kaliwang gilid ng takip, sa kaliwa lang ng pulang voltage tagapagpahiwatig
Kapag tinatanggal ang fuse catridge, magpasok ng screwdriver sa recess sa kaliwa ng cartridge; huwag subukang mag-extract gamit ang screwdriver sa mga gilid ng fuseholder (tingnan ang mga figure).
MALI!
TAMA
Figure D.3: Upang kunin ang fuse cartridge, magpasok ng screwdriver sa isang recess sa kaliwa ng cartridge.
Kapag binabago ang voltage, ang fuse at isang bridging clip ay dapat na palitan mula sa isang gilid patungo sa isa, upang ang bridging clip ay palaging nasa ibaba at ang fuse ay palaging nasa itaas; tingnan ang mga figure sa ibaba.
D.2 120/240 V conversion
43
Figure D.4: 230 V bridge (kaliwa) at fuse (kanan). Palitan ang tulay at piyus kapag pinapalitan ang voltage, upang ang fuse ay mananatiling pinakamataas kapag ipinasok.
Figure D.5: 115 V bridge (kaliwa) at fuse (kanan).
44
Appendix D. 115/230 V conversion
Bibliograpiya
[1] Alex Abramovici at Jake Chapsky. Feedback Control Systems: Isang Fast-Track Guide para sa mga Scientist at Engineers. Springer Science at Business Media, 2012. 1
[2] Boris Lurie at Paul Enright. Classical Feedback Control: Gamit ang MATLAB® at Simulink®. CRC Press, 2011. 1
[3] Richard W. Fox, Chris W. Oates, at Leo W. Hollberg. Pagpapatatag ng mga diode laser sa mga high-finesse na cavity. Mga eksperimentong pamamaraan sa mga pisikal na agham, 40:1, 46. 2003
[4] RWP Drever, JL Hall, FV Kowalski, J. Hough, GM Ford, AJ Munley, at H. Ward. Laser phase at frequency stabilization gamit ang isang optical resonator. Appl. Phys. B, 31:97 105, 1983. 1
[5] TW Ha¨nsch at B. Couillaud. Laser frequency stabilization sa pamamagitan ng polarization spectroscopy ng isang sumasalamin na reference cavity. Mga komunikasyon sa optika, 35(3):441, 444. 1980
[6] M. Zhu at JL Hall. Pagpapatatag ng optical phase/frequency ng isang laser system: application sa isang komersyal na dye laser na may panlabas na stabilizer. J. Opt. Soc. Am. B, 10:802, 1993. 1
[7] GC Bjorklund. Frequency-modulation spectroscopy: isang bagong paraan para sa pagsukat ng mahinang pagsipsip at pagpapakalat. Opt. Lett., 5:15, 1980. 1
[8] Joshua S Torrance, Ben M Sparkes, Lincoln D Turner, at Robert E Scholten. Sub-kilohertz laser linewidth narrowing gamit ang polarization spectroscopy. Optical express, 24(11):11396 11406, 2016. 1
45
[10] W. Demtr¨oder. Laser Spectroscopy, Mga Pangunahing Konsepto at Instrumentasyon. Springer, Berlin, 2e na edisyon, 1996. 1
[11] LD Turner, KP Weber, CJ Hawthorn, at RE Scholten. Ang paglalarawan ng dalas ng ingay ng makitid na linya na may mga diode laser. Opt. Komunika., 201:391, 2002. 29
46
MOG Laboratories Pty Ltd 49 University St, Carlton VIC 3053, Australia Tel: +61 3 9939 0677 info@moglabs.com
© 2017 2025 Ang mga detalye at paglalarawan ng produkto sa dokumentong ito ay maaaring magbago nang walang abiso.
Mga Dokumento / Mga Mapagkukunan
 |
moglabs PID Mabilis na Servo Controller [pdf] Manwal ng Pagtuturo PID Mabilis na Servo Controller, PID, Mabilis na Servo Controller, Servo Controller |