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卒論発表スライド
- 2. 目次 • 研究背景 • 原理 • 実験方法 • 実験系 • マイコン • レーザーシステム（１段目） • レーザーシステム（２段目） • 実験結果 • ２段目のロック • 結論
- 3. 研究背景 • 目標 イオントラップによる光周 波数標準 • 用いるイオン 近年注目されているアルカ リ土類型電子配置のイオン メリット • 電気四重極子シフトを受け ない • 黒体輻射シフトが小さい 3P2 3P1 3P0 1P1 1S0 230nm 237nm 159nm Clock Cooling& Detection In+のエネルギー準位図 Cooling& Detection 量子状態の検出に使える1S0-1P1 遷移が真空紫外域に存在 →真空紫外光を用いない時計遷 移の検出方法 1S0-3P1遷移を用いたシェルビング 法 230nmの光源製作
- 5. 実験方法 • マイコンには、共振器スキャン、PID制御、さらに動作モードと パラメータ調整のためのインターフェースを実装。 • 共振器の１段目、２段目に対しロックを行って、その持続時間を 計測。また、フリーランの状態と比較してロックがかかっている ことを確かめた。
- 6. マイコン • ARM社 mbed NXP LPC 1768 • 32bit CPU, クロック 96MHz, AD変換(12bit), DA変換(10bit), USB/Ethernet通信によるコントロール
- 7. マイコンについて レーザーの制御方法としては… アナログ回路、FPGA、マイコン、ソフトウェア(LabVIEW)… マイコンのメリット • 開発が容易 • プログラミング初心者でも短い期間で開発できる。 • 新しい制御対象→迅速に対応 レーザー以外の例：DDS(Direct Digital Synthesizer)の制御、アッテネー ターの制御 • 低コスト • 省スペース • 処理能力も高い 〜10kHz DDS マイコン デジタル信号 で制御 アッテネーター
- 8. レーザーシステム(１段目) Hansch-Couillaud法 によるエラーシグナル PPKTP 2nd Cavity PZT−GLD PZT−φ grating ECDL PZT−C1 PD ←922nm 461nm→ 最終的にはPZT-φ、PZT-Gをロックするが、フィードバックが複雑なた め、今回はフィードバックが簡単なPZT-C1をロック
- 10. Hansch-Couillaud法 LASER M2 M1 λ/4 偏光板 PBS PD PD M 偏光板の振動方向 入射光の振動方向 θ Error signal Summing amp フリンジのピークにロックする 場合、フリンジに対して微分形 のエラーシグナルが必要になる。 このとき２点の差分をとらなけ ればならないが不安定。 この方法では２点の差分をとら ずにエラーシグナルが得られる ため安定してロックをかけるこ とができる。
- 14. 結論 • まとめ • 本研究では、マイコンを用いて230nmコヒーレント光源の制御系の開発、 そしてそのインターフェースの開発を行った。 • 共振器のロックにおいては１段目、２段目ともにロックに成功した。 • インターフェースについても実際に動作することを確認できた。 • 今回マイコンを使った制御を行ったが、マイコンは短期間で簡単に開発 できるデバイスとして十分な可能性があると言えるだろう。 • 今後 • １段目の位相ロックについては今後実装する予定。またロックが外れた 際の自動復帰機能についても検討したい。
- 16. 37.2MHz 1.28MHz
- 17. 干渉計のロック PD PZT BS BS M M M PD PZT BSM M M マッハツェンダー干渉計@NICT マイケルソン干渉計@阪大
- 18. マイコンについて • ARM社 mbed NXP LPC 1768 • 開発環境はWeb上で提供されている。(mbed.org) 特別な開発環境を導入する必要がない。 • 高速プロトタイピングツール • 開発言語：C++ • 多くのライブラリが用意されているため開発が簡単。 • 活発なコミュニティがあり世界中の開発者に質問できるため問題解決の点でも充実。 非常にコンパクトな設計
- 19. インターフェース mbedのピンアサイン Ethernetの物理層の ICが備わっている Webからマイコンを制御できる インターフェースを開発 以下に示すように、mbedには多くの機能が搭載されているため、状況に応じて様々 なインターフェースを利用することができる。 Ethernetケーブルを接続し、 Ethernet用のライブラリを インポートするだけで簡単に Ethernet通信を行える
- 21. 実験内容 • マイコンとソフトウェアの処理速度の比較 研究において広く使われているLabVIEWとマイコンで処理能力を比較を行い、マイ コンでレーザーのロックを行うことの有効性を確かめた。 • 干渉計のロック キャビティをロックする前段階として、キャビティに比べフリンジが緩やかなため ロックが簡単な干渉計をロックした。 • キャビティのロック 今回作成したレーザーのブロック図を以下に示す。 初段のレーザーシステムから順に以下で説明する。