توليد العليا أجير-غاوس الأشعة الضوئية لقياس التداخل عالية الدقة

الهدف العام من هذا الإجراء هو توليد حزم بصرية متخلفة من الترتيب أعلى بدرجة نقاء عالية لاستخدامها في قياس التداخل عالي الدقة. يتم تحقيق ذلك من خلال تصميم ونماذج أولية لنمط تحويل الطور الأمثل أولا لتحويل شعاع بصري للوضع الأساسي إلى وضع أعلى أو de مطلوب باستخدام محول وضع معدل الضوء المكاني ، ثم تصنيع محول لوحة الطور بناء على نتائج النماذج الأولية. الخطوة الثانية هي حقن شعاع ليزر الوضع الأساسي على لوحة الطور المصنعة لإنتاج شعاع بدرجة نقاء منخفضة.

يتم تحديد الحزمة المنتجة بعناية ، ومطابقتها مع معلمات الحزمة الجديدة المرغوبة عن طريق العدسات التي سيتم حقنها في النهاية في تجويف منظف الوضع الخطي. بعد ذلك ، يعمل تجويف منظف الوضع الخطي كمحدد وضع للحزمة المحقونة. يسمح قفل منظف الوضع الخطي بفصل وضع gilgo المطلوب عن الأوضاع غير المرغوب فيها المتبقية ، ورفضها وزيادة نقاء الوضع الكلي للحزمة المتولدة.

تتمثل الخطوة الأخيرة في تصميم المرايا المطلوبة للأداء المطلوب لوضع Lega GARS في كاشف واسع النطاق. يتم تحقيق ذلك من خلال محاكاة الأنظمة الفرعية للكاشف وتقليل أشكال معينة في أسطح المرآة حتى يتم تحقيق الأداء المطلوب. في النهاية ، يتم استخدام تحليل ملف تعريف شدة الحزمة المتولدة لتقييم نقائها.

الميزة الرئيسية لهذه التقنية على الطرق الحالية هي أنها تسمح بتوليد شعاع مستقر عالي النقاء. يسمح هذا أيضا بدرجة عالية من القدرة على التكيف داخل الإعداد التجريبي. على الرغم من أن هذه الطريقة يمكن أن توفر تحسينات في إجراء قياسات قياس التداخل عالية الدقة ، إلا أنه يمكن تطبيقها أيضا على جميع مجالات العلوم ، مثل الفحص المجهري لمعالجة المواد ، وأجهزة استشعار الحركة ، وعلم الأحياء ، والمزيد.

كانت لدينا فكرة عن هذه الطريقة بعد القراءة في الأدبيات حول تحويل الوضع باستخدام لوحات الطور ومعدلات الضوء المكاني. أدركنا على الفور أنه إذا طبقنا تقنية تنظيف الوضع ، فيجب أن نكون قادرين على تحسين نقاء الأوضاع التي ننشئها بهذه الطريقة بشكل كبير. بعد تطوير هذه التقنية ، تمكن الباحثون في مجال الكشف عن موجات الجاذبية من استكشاف تطبيق حزم غاز ليجر في الإعدادات.

ممثل مقاييس التداخل لموجات الجاذبية ، بما في ذلك النماذج الأولية لمقياس التداخل على نطاق واسع واستخدام أنظمة الليزر عالية الطاقة ، تتمثل الخطوة الأولى في توليد شعاع جيان أساسي ذو وضع منخفض الضوضاء نقي. تفاصيل هذا الإعداد موجودة في المخطوطة. استخدم ملف تعريف الشعاع مع برنامج تحليل الصور في الوقت الفعلي لقياس نصف قطر الحزمة على طول المسار البصري وجمع 10 نقاط بيانات على الأقل ، وتناسب أنصاف أقطار القطر المقاسة واستخراج حجم الخصر وموضعه للشعاع.

بعد ذلك ، حدد العدسات وضعها على طول المسار البصري لإعادة تشكيل حجم الخصر وموضعه. قم بتوجيه الشعاع إلى معدل الضوء المكاني الموجود عند خصر الشعاع للمساعدة في محاذاة معدل الضوء المكاني من النوع العاكس. اضبط زاوية السقوط على خمس درجات أو أقل لتجنب الاستجماتيزم في الحزمة المتولدة.

الآن قم بتطبيق ملف تعريف الطور لشعاع GU الأعلى أو الجعة المطلوب على شاشة الكريستال السائل لمعدل الضوء المكاني باستخدام برنامج الكمبيوتر المخصص الموضح هنا هو ملف تعريف تعديل الطور للوضع الثلاثة AL الذي سيتم إنشاؤه في هذه التجربة. هذه هي الصورة كما تظهر على معدل الضوء المكاني. عند عرضها باستخدام المستقطب ، بناء على حجم الحزمة المحقونة ، حدد المرحلة المناسبة.

يتداخل حجم النمط الآن مع هيكل مشتعل مع ملف تعريف الطور على معدل الضوء المكاني. يظهر الجزء الداخلي الموجود في أسفل اليسار في البداية الشعاع مع وضع نمط تحويل الطور فقط على اليمين المطبق على معدل الضوء المكاني مع تطبيق نمط مشتعل على ضوء ملف تعريف الطور مع فصل ملف تعريف leggos عن الضوء دون تحسين زاوية الاشتعال لإنتاج زاوية حيود في الترتيب الأول أكبر من زاوية تباعد الحزمة. استخدم البيانات الخاصة بنمط التحويل الأمثل لتصنيع لوحة طور لتحل محل معدل الضوء المكاني.

من الملائم وضع لوحة الطور عند خصر شعاع الوضع الأساسي المحقون المراد تحويله. ضع كاميرا CCD خلف لوحة الطور للمساعدة في المحاذاة. راقب إخراج الكاميرا لمحاذاة لوحة الطور بعناية بحيث تكون عمودية على الحزمة الأولية ويكون الشعاع متمركزا فيما يتعلق بهيكل الطور.

استخدم بطاقة شعاع لتحديد مكان انتقال الحزم عبر لوحة الطور. تحقيق فصل جيد لأوامر الحيود الأعلى. بمجرد الانتهاء من ذلك ، قم بحجب الحزم ذات الترتيب الأعلى بفتحة متمركزة في ترتيب الحيود الرئيسي.

تأكد من أن فتحة العدسة تحقق النتائج المرجوة. تابع من خلال إنشاء تجويف أنظف للوضع ليتم وضعه حيث سيتم حقن شعاع الساق. اختر مرايا للتجويف.

حدد الفاصل الصلب لدعمها ، وعنصر حلقة كهربائية pieto للسماح بالتعديلات المجهرية لغراء طول التجويف. تتطابق المرايا الموجودة على الفاصل وعنصر الحلقة الكهربائية بيزو بين إحدى المرايا والمواصل مع تجويف منظف الوضع في مكانه وهندستها المحددة مع الحزمة الناتجة عن لوحة الطور مع بيضة التجويف في أوضاع لتوصيف شعاع Legge GOs توزيع شدته باستخدام كاميرا CCD في مواضع مختلفة على طول مسار الحزمة. لتوصيف شعاع Legge Gouss ، سجل توزيع شدته باستخدام كاميرا CCD في مواضع مختلفة على طول مسار الشعاع.

ضع العدسات وكرر القياسات حتى يتم العثور على حجم الشعاع والموقع الأمثل. الآن قم بتغيير طول التجويف عن طريق تحريك المرآة باستخدام الكريستال الكهربائي بيزو. قم بتحسين محاذاة الحزمة المحقونة في التجويف أثناء مراقبة الحزمة المرسلة التي تظهر في الشاشة.

تستخدم قياسات الضوء المنقول بواسطة منظف الوضع الموضح هنا في التتبع الأحمر كدالة لطول التجويف ، والذي يظهر في التتبع الأصفر للتحقيق في محتوى الوضع إلى شعاع leggo المتولد بواسطة لوحة الطور. الآن افحص بعناية أكبر صور CCD وحدد الأوضاع الطفيلية. هنا تظهر ملامح الشعاع للأنماط الطفيلية حيث يتم اجتياز قممها.

قم بتقييم قوة هذه الأوضاع باستخدام إشارة الثنائيات الضوئية واحسب محتوى الوضع الدقيق للحزمة الكلية. يمكن إعادة إنتاج النتائج المقاسة ومحتوى الوضع الدقيق ومقارنتها بالمحاكاة العددية كما هو موضح هنا. استمر من خلال إشراك حلقة التحكم لقفل طول التجويف على صور تسجيل القناة الرئيسية لملف تعريف الحزمة الناتجة التي يرسلها التجويف باستخدام كاميرا CCD لتشخيص الحزمة المنتجة.

قم بقياس قوة شعاع leggos باستخدام عداد طاقة الليزر يجب توخي الحذر لتجنب قص الحزم قد تتجاوز أبعاد المنطقة الحساسة لمعظم الأدوات التجارية. استخدم كاميرا CCD لقياس شدة الحزمة. استخدم روتينا مناسبا للعثور على معلمات ملف ملف تعريف الحزمة النظري.

قم بتقييم نقاء الحزمة عن طريق حساب الناتج الداخلي التربيعي لتوزيعات السعة النظرية والمقاسة. المرايا المستخدمة في تجارب قياس التداخل على نطاق واسع مثل ligo المتقدمة هي بصريات سلسة بشكل لا يصدق وحديثة تم تصميمها لاستخدام الوضع الأساسي من الترتيب الأعلى. تتطلب أوضاع AL متطلبات أكثر صرامة يتم تحديدها من خلال عمليات المحاكاة.

ابدأ باختيار أداة محاكاة في هذه الحالة. براعة لهذا الفيديو. تم تصميم مقياس التداخل المتقدم LIGO المزدوج المعاد تدويره من Michelson مع تجاويف الذراع fbri Perot الموضحة هنا.

قم بإعداد مدخلات البراعة للنموذج ، ثم اختبرها باستخدام حزم الوضع الأساسي وتحقق من موثوقيتها. قم بتكييف ملف البراعة لوضع LG three three. الحرص على تغيير الإعداد لإعطاء حجم شعاع مماثل للوضع الأساسي.

كرر الاختبارات باستخدام هذه الحزم. يجب أن تكون النتائج مشابهة جدا لنتائج الوضع الأساسي. الآن قم بإعداد نموذج مقياس تداخل واقعي يتضمن بيانات حول الأشكال السطحية لمرايا التجويف.

تحقق وقارن أداء وضع الصفر الناسك Gaussian وأوضاع legian ذات الترتيب الأعلى ، على سبيل المثال ، اكتشاف الحقل في المنفذ المظلم. من المتوقع أن يكون أداء أوضاع الترتيب الأعلى أسوأ. يحاكي انحطاط الوضع الذي ينتج عنه حزم مشوهة تتسرب إلى منفذ الكشف للتحقيق في تأثيرات الانحطاط الموجودة في هذا النموذج تجاويف ذراع fbri Perot التي ينشأ فيها الانحطاط.

استخدم البيانات من عمليات المحاكاة هذه لتحديد الأنماط غير المرغوب فيها في الحزمة الدائرية وأي تقسيم للتردد. في هذا الجزء من الفيديو ، يتم عرض خريطة سطح المرآة على طول الجزء السفلي الأيسر ويتم ضبط محتوى Zer متعدد الحدود على أشكال سطح المرآة الأيمن السفلي التي تسبب اقترانا كبيرا بين شعاع الإدخال والأوضاع من نفس الترتيب لتحقيق نقاء أكبر للحزمة الدائرية. يظهر ملف تعريف الشعاع في الجزء العلوي الأيسر وقوته في الجزء العلوي الأيمن.

في هذه الحالة ، يتم تحقيق نقاء 99٪ من وضع الدوران في النهاية. تمثل خريطة المرآة النهائية متطلبات المرآة لوضع leggos ويمكن استخدامها في محاكاة مقياس التداخل الكامل لاختبار التحسينات في الأداء. هذا هو ملف تعريف شدة شعاع الوضع الأساسي المستخدم كمدخلات للنظام الذي تم تحويله بنجاح إلى شعاع Gauss ثلاثة ثلاثة.

في المثال الموضح هنا ، والذي يوضح النتائج المنشورة في المرجع 21. باستخدام هذه الطريقة ، تم إنشاء شعاع ثلاثي من 82.8 واط ونقاوة 96٪. يمكن رؤية الإحساس بنقاء هذا الشعاع في هذه المؤامرة من المخلفات المناسبة لهذا الوضع.

بمجرد إتقانها ، يمكن إجراء هذه التقنية لبضعة أسابيع إذا تم إجراؤها بشكل صحيح من التصميم إلى الانتهاء من الجهاز. محاولة هذا الإجراء, ينبغي للمرء أن تولي عناية كبيرة لتصميمها وإعادة التصميم الأولية لهذا الإعداد التجريبي واختيار وجودة المكونات البصرية. بشكل عام ، يكون الفرد جديدا على هذه الطريقة ، وسوف يكافح مع تصميم وتوصيف ومحاذاة قسم وضع الترتيب الأعلى للجهاز.

بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية إنشاء ترتيب أعلى مثل أوضاع الغواس للاستخدام وقياس التداخل عالي الدقة. لا تنس أن الليزر العامل يمكن أن يكون خطيرا للغاية ويجب دائما اتخاذ الاحتياطات مثل ارتداء نظارات السلامة بالليزر المعتمدة أثناء تنفيذ هذا الإجراء.