RT Dissertation/Thesis
T1 Nuevos sistemas electrónicos de comparación de frecuencias mediante interferómetro Michelson para la estabilización de diodos láser
T2 New electronic systems for the comparison of frequencies with Michelson interferometer for laser diodes stabilization
A1 Diz Bugarin, Javier
K1 2209.10 láseres
K1 2214.02 Metrología
K1 2203 Electrónica
AB Este Plan de Investigación forma parte de una línea de investigación del Departamento de Física Aplicada de la Universidad de Vigo cuyo objetivo último es el desarrollo de un sistema de calibración de Bloques Patrón Longitudinales (BPL) mediante técnicas de interferometría con láseres de diodo. La calibración de BPLs se realiza tipicamente aplicando el método de excedentes fraccionarios a una serie de patrones de franjas proporcionados por un sistema interferométrico en el que se emplean por lo menos dos fuentes láser de gas tipo He-Ne ultraestabilizadas en longitud de onda. El proceso precisa de un módulo interferométrico encapsulado con control ambiental fino, un sistema electrónico de control para el posicionado de los BPLs y la modulación de fase óptica y un sistema de adquisición (usualmente con cámaras CCD o CMOS) y el procesamiento de imagen encargado de obtener la fase óptica mediante la combinación apropiada de uno o más patrones de franjas. El proceso de decodificación que proporciona la fase óptica emplea habitualmente Algoritmos de Desplazamiento de Fase (ADF) combinados con un proceso adicional de reconstrucción de fase (“unwrapping”) que proporcione la fase real teniendo en cuenta el orden de las franjas del patrón interferométrico a partir de los valores principales de fase. Durante el proceso la presión atmosférica y humedad relativa deben estar monitorizadas para obtener la variación del índice de refracción del aire empleando la fórmula de Élden.Los equipos comerciales existentes son sistemas cerrados de precio muy elevado y normalmente se sitúan en los laboratorios nacionales de referencia. Uno de los elementos que más los encarece son las fuentes láser ultraestabilizadas de He-Ne, con un ancho de banda inferior a 1 MHz que permite calibrar BPL menores de 100 mm con incertezas menores de 50 nm. Desde hace poco más de una década se vienen desarrollando técnicas para la ultraestabilización de diodos láser, que presentan un precio mucho más alcanzable que los láseres de He-Ne y una estabilidad en longitud de onda similar. La estabilización en la longitud de onda de los diodos se consigue actuando sobre la corriente de alimentación mediante la utilización de fuentes electrónicas de elevada precisión y la temperatura mediante una celda Peltier con control PID. Finalmente, la ultraestabilización se consigue mediante técnicas de anclaje en frecuencia, en las que el haz pasa a través de una celda de gas de referencia, monitorizándose las variaciones de intensidad producidas por la absorción en el gas que depende da frecuencia. Esta señal electrónica es la entrada al circuíto de control que gestiona una red montada sobre un actuador piezoeléctrico, de forma que en función de las diferencias de intensidad detectadas por el fotodetector, se pueden inducir pequeñas variaciones en el ángulo de la red que anclan la longitud de onda del láser. Con este procedimiento, el ancho de banda de los diodos láser se puede reducir a menos de 1 MHz (igual que con los láseres de gas) utilizando la electrónica de control necesaria y con precios mucho más económicos.El presente Proyecto de Investigación se centra en los elementos electrónicos y de programación del sistema de calibración de BPL, en coordinación con el desarrollo en paralelo del sistema óptico que están realizando otros miembros del equipo de investigación. En particular, en la parte electrónica este plan contempla la realización de un medidor de longitud de onda de diodos láser con interferómetro Michelson. El proceso de estabilización con celda de gas queda excluído de este plan ya que para esta tarea se dispone de un sistema comercial (Moglabs), aunque en el futuro no se descarte el desarrollo de un sistema propio. La parte de programación se divide en dos tareas, una de ellas dedicada al sistema de control para adquisición de imágenes de franjas y la otra al posprocesado mediante algoritmos de desplazamiento de fase y reconstrucción de fase o unwrapping.
LK http://hdl.handle.net/11093/4397
UL http://hdl.handle.net/11093/4397
LA spa
DS Investigo
RD 10-dic-2023