使用Moku:Pro的激光锁频/稳频功能实现明斯特大学的谐振腔长度稳定性

▍前言                          

明斯特大学是德国顶尖的教育机构，可提供120多个领域的学位课程，博士生Michael Zwilich正在努力研究具有不同空间轮廓的光束。Michael Zwilich没有像典型的单频高斯光束引力波探测方法那样抑制高阶横向模式，而是放任这些横向模式的产生。他专门研究固态激光器的不同横向模式，为此，他使用了Moku： Pro的激光锁频/稳频功能和Pound-Drever-Hall（PDH）锁定技术，如图1所示。在扫描谐振腔长度时，谐振腔内谐振的每个横向模式（HG）都会产生一个误差信号，如图1所示。然后，用户可以通过使用锁定辅助功能并点击过零点来选择谐振。此时，谐振腔长度被锁定到激光频率，以便不断传输所需的横向模式。

Moku： Pro作为可提供高达12种可在软件上定义的多功能仪器，从常见的实验室必备功能到独特的个性化功能，还能简化最具实验性的实验室设置。Moku：Pro为Michael提供了一个紧凑的解决方案，通过多功能的测试配置选项和直观的基于iPad的用户交互界面加速了他的研究。

图1：激光锁频/稳频功能界面的屏幕截图，嵌入式示波器视图显示了（Pound-Drever-Hall（PHD）典型误差信号曲线

▍面临挑战                          

在采用Moku： Pro之前，Michael和他的团队必须通过他们之前的实验设置不断激发特定的重复共振状态。他们会增加谐振腔长度，最终在谐振腔内建立某种横向模式的共振。然而，如果没有激光锁频/稳频功能，Michael所关注的实验状态只是暂时存在于某些时间点，因此他检测和表征信号的机会非常有限。

此外，Michael不得不经常重复上面这些步骤来推进他的研究，由于这个过程既耗时又重复，团队决定寻找新的仪器来解决这个问题，以实现更快速、更简单的测量。

▍解决方案

使用Moku： Pro激光锁频/稳频功能，Michael和他的团队可以将谐振腔长度锁定到激光频率，从而补偿设置中的机械振动和热波动，长期地保持谐振状态。

“现在仪器的状态被锁定了，我想什么时候看就什么时候看，”他说。“这让我的工作变得容易多了。”

使用Moku： Pro，Michael不再受制于有限的时间段，在此期间他可以表征信号。图2显示了他在激光锁频/稳频功能的帮助下生成的横向模式的图像。通过主动控制谐振腔长度，Michael可以在选定的横向模式下强制振荡，从而使该输出模式从谐振腔连续发射。

▍结论

通过使用Moku： Pro激光锁频/稳频功能，Michael和他的团队在实验的早期原型阶段加快了他们的研究。他计划通过进一步优化设置和使用Moku：Pro用于持续监控信号，来继续他的实验。

Moku： Pro的多功能性使Michael能够专注于他的研究，而不是停留在测试设备阶段。

Michael说：“在研究中，经常有这样的情况，在开始之前你不能确切地说出你需要什么，如果这时有一个工具可以让你直接尝试，然后找出你所需要的具体信息，事情的进展就会变得很简单。”

当他需要新的专业功能时，这时候无须担心，使用Moku:Pro扩展功能就可以轻松解决。

▍关于Liquid Instruments

Liquid Instruments 成立于2014年，专注高精度科学测试测量仪器的研发，致力于简化实验室工作流程来创造更直观、灵活流畅的实验室体验。Liquid Instruments由澳大利亚国立大学(ANU)量子科学系终身教授Daniel Shaddock建立，研发团队由ANU激光干涉、精密测量、数据科学、软件设计和工程等科研人员组成，拥有NASA JPL、引力波探测等专业研究背景经历。