Name: Yüksek hassasiyetli İnterferometre için Yüksek mertebeden Laguerre-Gauss Optik Kirişlerin Üretimi (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-08-12T13:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 14 s
Description: Keşfedin yüksek hassasiyetli interferometri için yüksek saflıkta Laguerre-Gauss optik ışınları üretme yöntemini. Uzaysal ışık modülatörleri ve faz plakaları kullanarak ışın kalitesini artırın.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Bu çalışma Bilim ve Teknoloji Tesisleri Konseyi (STFC) tarafından finanse edilmiştir.

<ol><li>Cohadon, P. F., Heidmann, A., Pinard, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cooling+of+a+Mirror+by+Radiation+Pressure%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Cooling of a Mirror by Radiation Pressure.</a> Physical Review Letters. 83, 3174-3177 (1999).</li>
<li>Corbitt, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+All-Optical+Trap+for+a+Gram-Scale+Mirror%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">An All-Optical Trap for a Gram-Scale Mirror.</a> Physical Review Letters. 98, 150802(2007).</li>
<li>Müller-Ebhardt, H., Rehbein, H., Schnabel, R., Danzmann, K., Chen, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Entanglement+of+Macroscopic+Test+Masses+and+the+Standard+Quantum+Limit+in+Laser+Interferometry%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Entanglement of Macroscopic Test Masses and the Standard Quantum Limit in Laser Interferometry.</a> Physical Review Letters. 100, 013601(2008).</li>
<li>Kimble, H. J., Levin, Y., Matsko, A. B., Thorne, K. S., Vyatchanin, S. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Conversion+of+conventional+gravitational-wave+interferometers+into+quantum+nondemolition+interferometers+by+modifying+their+input+and+output+optics%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+D%22%5BJournal%5D)">Conversion of conventional gravitational-wave interferometers into quantum nondemolition interferometers by modifying their input and output optics.</a> Physical Review D. 65, 022002(2001).</li>
<li>Numata, K., Kemery, A., Camp, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermal-Noise+Limit+in+the+Frequency+Stabilization+of+Lasers+with+Rigid+Cavities%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Thermal-Noise Limit in the Frequency Stabilization of Lasers with Rigid Cavities.</a> Physical Review Letters. 93, 250602(2004).</li>
<li>Aufmuth,, Danzmann, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gravitational+wave+detectors%5BTitle%5D)+AND+%22New+Journal+of+Physics%22%5BJournal%5D)">Gravitational wave detectors.</a> New Journal of Physics. 7, 202(2005).</li>
<li>Harry, G. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermal+noise+in+interferometric+gravitational+wave+detectors+due+to+dielectric+optical+coatings%5BTitle%5D)+AND+%22Classical+and+Quantum+Gravity%22%5BJournal%5D)">Thermal noise in interferometric gravitational wave detectors due to dielectric optical coatings.</a> Classical and Quantum Gravity. 19, 897-917 (2002).</li>
<li>Crooks, D. R. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Excess+mechanical+loss+associated+with+dielectric+mirror+coatings+on+test+masses+in+interferometric+gravitational+wave+detectors%5BTitle%5D)+AND+%22Classical+and+Quantum+Gravity%22%5BJournal%5D)">Excess mechanical loss associated with dielectric mirror coatings on test masses in interferometric gravitational wave detectors.</a> Classical and Quantum Gravity. 19, 883-896 (2002).</li>
<li>Yu, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Internal+thermal+noise+in+the+LIGO+test+masses%3A+A+direct+approach%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+D%22%5BJournal%5D)">Internal thermal noise in the LIGO test masses: A direct approach.</a> Physical Review D. 57, 659-663 (1998).</li>
<li>Harry, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((the+LIGO+Collaboration.+Advanced+LIGO%3A+the+next+generation+of+gravitational+wave+detectors%5BTitle%5D)+AND+%22Classical+and+Quantum+Gravity%22%5BJournal%5D)">the LIGO Collaboration. Advanced LIGO: the next generation of gravitational wave detectors.</a> Classical and Quantum Gravity. 27, 084006(2010).</li>
<li>Accadia, T., Acernese, F., Antonucci, F., Astone, P., Ballardin, G., Barone, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Status+of+the+VIRGO+project%5BTitle%5D)+AND+%22Classical+and+Quantum+Gravity%22%5BJournal%5D)">Status of the VIRGO project.</a> Classical and Quantum Gravity. 28, 114002(2011).</li>
<li>Sathyaprakash, B., Abernathy, M., Acernese, F., Ajith, P., Allen, B., Amaro-Seoane, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scientific+objectives+of+Einstein+Telescope%5BTitle%5D)+AND+%22Classical+and+Quantum+Gravity%22%5BJournal%5D)">Scientific objectives of Einstein Telescope.</a> Classical and Quantum Gravity. 29 (12), 124013(2012).</li>
<li>Bondarescu, M., Thorne, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+family+of+light+beams+and+mirror+shapes+for+future+LIGO+interferometers%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+D%22%5BJournal%5D)">New family of light beams and mirror shapes for future LIGO interferometers.</a> Physical Review D. 74, 082003(2006).</li>
<li>Bondarescu, M., Kogan, O., Chen, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimal+light+beams+and+mirror+shapes+for+future+LIGO+interferometers%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+D%22%5BJournal%5D)">Optimal light beams and mirror shapes for future LIGO interferometers.</a> Physical Review D. 78, 082002(2008).</li>
<li>Tournefier Mours, E., Vinet, J. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermal+noise+reduction+in+interferometric+gravitational+wave+antennas%3A+using+high+order+TEM+modes%5BTitle%5D)+AND+%22Classical+and+Quantum+Gravity%22%5BJournal%5D)">Thermal noise reduction in interferometric gravitational wave antennas: using high order TEM modes.</a> Classical and Quantum Gravity. 23, 5777(2006).</li>
<li>Chelkowski, S., Hild, S., Freise, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prospects+of+higher-order+Laguerre-Gauss+modes+in+future+gravitational+wave+detectors%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+D%22%5BJournal%5D)">Prospects of higher-order Laguerre-Gauss modes in future gravitational wave detectors.</a> Physical Review D. 79, 122002(2009).</li>
<li>Vinet, J. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reducing+thermal+effects+in+mirrors+of+advanced+gravitational+wave+interferometric+detectors%5BTitle%5D)+AND+%22Classical+and+Quantum+Gravity%22%5BJournal%5D)">Reducing thermal effects in mirrors of advanced gravitational wave interferometric detectors.</a> Classical and Quantum Gravity. 24, 3897(2007).</li>
<li>Fulda, P., Kokeyama, K., Chelkowski, S., Freise, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+demonstration+of+higher-order+Laguerre-Gauss+mode+interferometry%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+D%22%5BJournal%5D)">Experimental demonstration of higher-order Laguerre-Gauss mode interferometry.</a> Physical Review D. 82, 012002(2010).</li>
<li>Bond, C., Fulda, P., Carbone, L., Kokeyama, K., Freise, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Higher+order+Laguerre-Gauss+mode+degeneracy+in+realistic%2C+high+finesse+cavities%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+D%22%5BJournal%5D)">Higher order Laguerre-Gauss mode degeneracy in realistic, high finesse cavities.</a> Physical Review D. 84, 102002(2011).</li>
<li>Sorazu, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+test+of+higher-order+Laguerre-Gauss+modes+in+the+10+m+Glasgow+prototype+interferometer%5BTitle%5D)+AND+%22Class.+Quantum+Grav%22%5BJournal%5D)">Experimental test of higher-order Laguerre-Gauss modes in the 10 m Glasgow prototype interferometer.</a> Class. Quantum Grav. 30, 035004(2013).</li>
<li>Carbone, L., Bogan, C., Fulda, P., Freise, A., Willke, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Generation+of+High-Purity+Higher-Order+Laguerre-Gauss+Beams+at+High+Laser+Power%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Generation of High-Purity Higher-Order Laguerre-Gauss Beams at High Laser Power.</a> Physical Review Letters. 110, 251101(2013).</li>
<li>Fulda, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phaseplate+design+for+Laguerre-Gauss+mode+conversion%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">Phaseplate design for Laguerre-Gauss mode conversion.</a> , In Preparation (2013).</li>
<li>Willke, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stabilized+lasers+for+advanced+gravitational+wave+detectors%5BTitle%5D)+AND+%22Laser+%26+Photonics+Rev%22%5BJournal%5D)">Stabilized lasers for advanced gravitational wave detectors.</a> Laser & Photonics Rev. , 1-15 (2010).</li>
<li>Granata, M., Buy, C., Ward, R., Barsuglia, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Higher-Order+Laguerre-Gauss+Mode+Generation+and+Interferometry+for+Gravitational+Wave+Detectors%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Higher-Order Laguerre-Gauss Mode Generation and Interferometry for Gravitational Wave Detectors.</a> Physical Review Letters. 105, 231102(2010).</li>
<li>Matsumoto, N., Ando, T., Inoue, T., Ohtake, Y., Fukuchi, N., Hara, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Generation+of+high-quality+higher-order+Laguerre+Gaussian+beams+using+liquid-crystal-on-silicon+spatial+light+modulators%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Opt.+Soc.+Am%22%5BJournal%5D)">Generation of high-quality higher-order Laguerre Gaussian beams using liquid-crystal-on-silicon spatial light modulators.</a> J. Opt. Soc. Am. 25, 1642-1651 (2008).</li>
<li>Kennedy, S. A., Szabo, M. J., Teslow, H., Porterfield, J. Z., Abraham, E. R. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Creation+of+Laguerre-Gaussian+laser+modes+using+diffractive+optics%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+A%22%5BJournal%5D)">Creation of Laguerre-Gaussian laser modes using diffractive optics.</a> Physical Review A. 66, 043801(2002).</li>
<li>Black, E. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+introduction+to+Pound-Drever-Hall+laser+frequency+stabilization%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Physics%22%5BJournal%5D)">An introduction to Pound-Drever-Hall laser frequency stabilization.</a> American Journal of Physics. 69, 79-87 (2001).</li>
<li>Freise, A., Heinzel, G., Lueck, H., Schilling, R., Willke, B., Danzmann, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Frequency-domain+interferometer+simulation+with+higher-order+spatial%5BTitle%5D)+AND+%22Class.Quant.Grav%22%5BJournal%5D)">Frequency-domain interferometer simulation with higher-order spatial.</a> Class.Quant.Grav. 21, (2004).</li>
<li>Uehara, N. Mode cleaner for the Initial LIGO 10 Watt Laser. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aUehara%2C+N+%22LIGO+internal+report%22">LIGO internal report</a>. 12, (1997).</li>
<li>Simtools, a collection of Matlab tools for optical simulations [Internet]. , Available from:
		
	 <a target="_blank" href="http://www.gwoptics.org/simtools/">http://www.gwoptics.org/simtools/</a> (2013).</li>
</ol>

Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.

Yüksek hassasiyetli ölçümlerde kullanılan çoğu lazerin çıkış ışınları, temel Gauss modu olarak iyi tanımlanmış bir şekle sahip olacak şekilde tasarlanmıştır. Bu özel ışın geometrisi, düşük kırınımı küresel bir dalga cephesiyle birleştirir. Düşük kırınım, lazer ışığının en önemli avantajlarından biri olsa da, küresel dalga cephesi de aynı derecede önemlidir çünkü lazer ışınının küresel yüzeylere sahip standart optik bileşenler tarafından düşük kayıplı dönüşümüne olanak tanır. Farklı ışın şekilleri de oluşturulabilir ve son zamanlarda Laguerre-Gauss ışınları, yüksek hassasiyetli interferometrideki potansiyel uygulamaları nedeniyle ilgi çekici hale gelmiştir.
Bu yazıda, yüksek güçlü, ultra kararlı lazer ışınları için %95 saflıkta daha yüksek dereceli Laguerre-Gauss modları oluşturmaya yönelik deneysel prosedürü gösterdik. Bunu başarmak için, optik araştırmanın farklı yönlerinden standart teknikleri, yani kırınımlı faz plakalarını ve lazer ön stabilizasyonunu daha temiz boşluklara göre birleştirdik. Deneyimiz, kullanıcı tanımlı yüksek dereceli modlarda yüksek güçlü ışınlar oluşturmak için basit, modüler ve çok güvenilir bir yöntem sağlar. Işık kaynağı olarak ticari bir ultra kararlı lazer kullanılır. Çıkışı, ışığın %75'e kadarını istenen Laguerre-Gauss moduna dönüştürebilen kırınımlı bir faz plakasına enjekte edilir. Bu ışık daha sonra küçük bir optik boşluğa enjekte edilir ve lazerin lazer frekansını boşluk uzunluğuna sabitlemek için bir elektronik geri besleme döngüsü kullanılır. Boşluk tarafından iletilen ışın, istenen modda %95'e kadardır ve kurulumun başlangıcındaki temel mod ışını gibi, ses frekanslarında çok iyi frekans kararlılığına sahiptir. Tüm parçalar, modern optik deneylerdeki standart bileşenleri temsil eder. Bu tekniği 80 W saf Laguerre-Gauss 33 moduna kadar lazer güçleri için başarıyla gösterdik.
Faz plakasını başka bir mod dönüştürme elemanıyla (örneğin, diğer kırınım elemanları veya astigmatik mod dönüştürücüler) değiştirerek benzer sonuçlar elde etmek mümkün olabilir. Alternatif olarak, örneğin bir genlik maskesi kullanılarak, istenen Laguerre-Gauss modları için ayarlanmış bir optik rezonatör ile bir lazer kurulabilir. Son olarak, referans optik boşluğa lazer frekansı stabilizasyonu, atomik bir referans kullanan benzer bir şema ile değiştirilebilir. Elektronik geri besleme sistemine duyulan ihtiyaç muhtemelen ana dezavantajdır, ancak bu, hassas interferometre için kullanılan herhangi bir ışık kaynağı için kaçınılmazdır.
Bununla birlikte, bu yazıda gösterilen yöntemin, gerekli lazer frekansı, gücü veya şeklinin tüm aralıklarına ölçeklenebilen basit ve modüler bir şema sağladığına ve dolayısıyla güçlü ve çok yönlü bir yöntem sunduğuna inanıyoruz. Her parça, lazer kaynağı, kırınım elemanı ve optik boşluk ayrı ayrı değiştirilebilir veya optimize edilebilir, bu da mevcut lazer enjeksiyon sistemlerinin de Laguerre-Gauss modlarını kullanacak şekilde yükseltilebileceği anlamına gelir.

Geçen on yıllarda yüksek hassasiyetli İnterferometrik deneyler kuantum etkileri belirleyici bir rol oynamaya başlıyor nihai bir hassasiyet rejimine karşı itildiler. Bu mekanik osilatörler 1, aynalar 2, dolaşmış testi kitlelerin nesil 3, kuantum olmayan yıkım interferometri 4, sert boşlukları 5 ile lazerlerin frekans istikrar ve yerçekimi dalga algılama 6 optik tuzakları lazer soğutma bu devam eden ve gelecekteki deneyler, içinde , 7, 8, araştırmacılar temel ve teknik ses kaynakları sınırlayan çok sayıda karşı karşıya bulunmaktadır. En ciddi problemlerden biri, ayna substratlar ve ayna yansıtıcı kaplamalar 7, 8, 9 oluşturan atomlar arasında termal uyarma neden olduğu interferometrik düzeneklerinin boşluğun aynalar, termal gürültüsüdür. Ayrıca Brown hareketi olarak adlandırılan bu etki, aşamasında bir belirsizliğe yol açmaktadırIşık herhangi bir test kitleler yansıyan ve interferometre çıkış temel bir gürültü sınırlama gibi olacak bu nedenle tezahür. Mesela, Gelişmiş LIGO, Gelişmiş BAŞAK, ve Einstein Teleskobu gibi gelişmiş çekim dalga antenler, öngörülen tasarım duyarlılığı gözlem frekans bandı 10 en hassas bölgesi, 11, 12 gürültü bu tür ile sınırlıdır. Toplumda deneysel fizikçiler bu gürültü katkıları en aza indirmek için ve araçların duyarlılığı geliştirmek için sürekli bir çaba çalışıyoruz. Ayna Brown gürültü özel durumda, hafifletilmesi için bir yöntem yüzeyin rastgele hareketleri üzerinde daha etkili bir şekilde daha büyük bir kiriş ortalamalar, çünkü test kütlesi yüzeylerde şu anda kullanılan standart temel HG 00 kirişin daha büyük bir ışın spot büyüklüğü kullanmaktır 13, 14. Ayna ısıl gürültü gücü spektral yoğunluk ile büyütmek için gösterilmiştirayna yüzey ve ayna yüzey 9 için ters kare ile Gauss ışın boyutu ters. Kiriş noktalar daha büyük imal edilmiştir Ancak, ışık gücü daha büyük bir bölümü, burada yansıtıcı yüzey kenarına kaybolur. En sık kullanılan HG 00 kiriş (örneğin Şekil 1) bakın daha homojen bir radyal yoğunluk dağılımına sahip olan bir kiriş kullanıyorsa, Brownian ısıl gürültü seviyesi kaybı bu tür arttırmaksızın azaltılabilir. Yüksek hassasiyetli interferometri yeni sürümleri için önerilmiştir tüm daha homojen ışın türleri arasında, örneğin Mesa kiriş veya konik modları 13, 14, en umut verici üst düzey LG şu anda kullanılan küresel ile olası uyumluluk nedeniyle kirişler olan ayna yüzeyi 15. Örneğin, spiral sistemlerinde ikili nötron yıldızının tespit oranı - bir ilk GW için en umut verici astrofizik kaynakları göz önünde bulundurulduğunda tespitiyon - şu anda yapım 10, 11 altında ikinci nesil interferometreler tasarımında değişiklikler az miktarda pahasına 2 veya daha fazla 16 hakkında bir faktör tarafından geliştirilmiş olabilir. Interferometreler içindeki optik termal sapmaları büyüklüğünü azaltmak için gösterilmiş olan ısıl gürültü avantajlarına ek olarak, daha yüksek dereceden LG kirişlerin geniş yoğunluk dağılımları (örneğin Şekil 2, bakınız). Bu termal kompanzasyon sistemleri tasarımı hassasiyetleri 19 ulaşmak için gelecekte deneylerde güvenerek ne ölçüde azaltacaktır. Her iki grupta, başarılı bir saflık ve başarılı bir şekilde hassasiyeti, 16, 18, ​​19, 20, 21, 22 arasında en az GW interferometreler çalıştırmak için gerekli stabilite düzeyde LG demetlerinin uygulanabilirliğini ortaya koymuştur. Önerilen yöntem fizik ve optik suc çeşitli alanlarda geliştirilen teknikler ve uzmanlık birleştiriryüksek bir stabilite kuşak s, düşük gürültü, tek modlu 23 lazer ışınları, ışık ışınları mekansal Profiller 18 bir manipülasyon, 22, 24, 25, 26, ve kullanımı için uzamsal ışık modülatörleri, difraktif optik elemanların kullanımını algılama, kontrol ve lazer ışığı bir daha arıtılmadan ve stabilizasyon amaçlayan rezonans optik boşlukların 27 stabilizasyonu için gelişmiş yöntemler. Bu yöntem başarılı bir şekilde büyük ölçekli prototip interferometreler 20 testleri için, ve W 21 80 yüksek lazer güçler de LG modları oluşturmak için ihraç, laboratuvar deneylerinde gösterilmiştir. Bu yazıda daha yüksek dereceden LG kiriş üretme yöntemi ayrıntılarını ortaya çıkan ışının karakterizasyonu ve doğrulanması için bir yöntem tartışılmaktadır. Ayrıca, adım 4 mükemmel olmayan ayna 19 ile boşlukları sayısal araştırmalar için bir yöntem gösterilmiştir.

<table><tbody><tr><td colspan="4">Bu yazıda tartışılan deney aparatı aşağıdaki türde aletler gerektirir:</td></tr><tr><td colspan="4">Instrument</td></tr><tr><td>Solid state Lazer kaynağı, Nd:YAG 1064 nm CW lazer</td><td></td><td></td><td>Miktar: 1</td></tr><tr><td>Faraday İzolatörü</td><td></td><td></td><td>Miktar: 1</td></tr><tr><td>Elektro-Optik Modülatör (EOM)</td><td></td><td></td> <td>< güçlü > Miktar: < / güçlü > 1</td></tr><tr><td>CCDcamera ışın profilcisi</td><td></td><td></td> <td>< güçlü > Miktar: < / güçlü > 1</td></tr><tr><td>Lensler</td><td></td><td></td> <td>< güçlü > Miktar: < / güçlü > aparat tasarımına bağlı olarak</td></tr><tr><td>Direksiyon Aynaları</td><td></td><td></td> <td>< güçlü > Miktar: < / güçlü > aparat tasarımına bağlı olarak</td></tr><tr><td>Diyafram</td><td></td><td></td> <td>< güçlü > Miktar: < / güçlü> 1</td></tr><tr><td>Yüksek yansıtıcı aynalar (normal insidans için)</td><td></td><td></td> <td>< güçlü > Miktar: < / güçlü> 2</td></tr><tr><td>Piezoelektrik halka</td><td></td><td></td> <td>< güçlü > Miktar: < / güçlü> 1</td></tr><tr><td>Boşluk ara parçası</td><td></td><td></td> <td>< güçlü > Miktar: < / güçlü> 1</td></tr><tr><td>Fotodiyotlar ve ilgili kontrol elektroniği</td><td></td><td></td> <td>< güçlü > Miktar: < / güçlü> 1 veya daha fazla, aparat tasarımına bağlı olarak</td></tr><tr><td>Uzamsal ışık modülatörü</td><td></td><td></td><td><güçlü > Miktar: < / güçlü> 1 Holoeye LCR-2500</td></tr><tr><td colspan="4">Yukarıdaki tüm cihazlar ticari olarak temin edilebilir ve belirli bir spesifikasyon gerekmez. En uygun enstrümanların seçimini deneyi yapan kişiye bırakıyoruz' dedi. s discretion.</td></tr><tr><td colspan="4">Protokolü yeniden üretmekle ilgilenen deneycinin ilgisi için, deneyimizin kullandığı aşağıdaki araçları öneriyoruz:</td></tr><tr><td colspan="4">Tools</td></tr><tr><td>Innolight OEM 300NE, 1064 nm, 300 mW</td><td></td><td></td><td>Lazer Kaynağı:</td></tr><tr><td>SIMTOOLSs</td><td></td><td></td><td>Veri analizi yazılımı, <a href="http://www.gwoptics.org/simtools/" target="_blank">www.gwoptics.org/simtools/</a></td></tr><tr><td>FINESSE</td><td></td><td></td><td>adresinde bulunan yazılım, optik simülasyonlar için yazılım, <a href="http://www.gwoptics.org/finesse/" target="_blank"> www.gwoptics.org/finesse/</a></td></tr><tr><td colspan="4">Son olarak, bu deneyde kullanılan faz plakası, Yazarlar tarafından sağlanan özel bir tasarıma dayalı olarak Jenoptik GmbH tarafından üretilmiştir.</td></tr></tbody></table>

yüksek hassasiyetli İnterferometre için yüksek mertebeden laguerre-gauss optik kirişlerin Üretimi

The Generation of Higher-order Laguerre-Gauss Optical Beams for High-precision Interferometry

Yüksek yansıtma aynalar termal gürültü standart kuantum sınırına ulaşmak için ya da kuantum zemin durumuna mekanik sistemleri soğutmak amacı yüksek hassasiyetli İnterferometrik deney çeşitli için önemli bir engeldir. Bu, örneğin yerçekimi dalga sinyalleri duyarlılık gelecekte yerçekimi dalgası gözlem, söz konusu kendi ayna kitlelerin atomik titreşim, en hassas frekans bandında sınırlı olması bekleniyor olduğunu. Bu sınırlama üstesinden gelmek için sürdürülen bir umut verici bir yaklaşım geleneksel olarak kullanılan temel modunda yerine üst düzey Laguerre-Gauss (LG) optik kirişler istihdam etmektir. Sayesinde, daha homojen ışık yoğunluğu dağılımı için bu kirişler da aynaya konumda belirsizlik lazer ışığı tarafından algılanan azaltır ayna yüzeyi, en termal tahrik dalgalanmalar üzerinde daha fazla etkili ortalama. Biz üretmek için umut verici bir yöntem göstermekdifraktif optik elemanlar yardımıyla temel bir Gauss ışın şekillendirme tarafından üst düzey LG kirişler. Biz temel lazer ışınları istikrar için bilinen geleneksel algılama ve kontrol teknikleri ile, üst düzey LG modları saf olabilir ve bir nispeten yüksek bir seviyede gibi iyi stabilize olduğunu göstermektedir. Tanı araçları kümesi bize oluşturulan LG kirişlerin özelliklerini kontrol ve terzi sağlar. Bu bizim bugüne kadar bildirilen en yüksek saflıkta bir LG ışın üretmek için etkin. Standart interferometri tekniklerle ve standart küresel optik kullanımı ile üst düzey LG modları gösterdi uyumluluk onları yüksek hassasiyetli interferometri bir gelecek nesil uygulama için ideal bir aday yapar.

Metinde açıklanan ve şekillerde gösterilen tüm deneysel sonuçlar, ışın dönüştürme protokolünün başarılı bir şekilde uygulanmasının temsili bir örneğini oluşturmaktadır. En temsili sonuç, üretilen ışının saflığıdır: başarılı bir ışın dönüştürme, %95 veya üzeri mertebesinde bir ışın saflığına yol açmalıdır. Başarılı ışın dönüştürmeye iyi bir örnek, 21 çalışmasında elde edilen ve burada Şekil 12'de gösterilen 82.8 Watts gücündeki, %96 saflıktaki bir LG33 ışınının yoğunluk profili ölçümüdür.
Benzer şekilde, protokol bölümlerinde tartışıldığı üzere, faz plakasının ve genel deneysel düzeneğin mod dönüştürme verimlilikleri, faz plakası ve mod temizleyici boşluk dahil olmak üzere deneysel aparatın başarılı tasarımının iyi bir göstergesidir. %50 ile %60 ve üzerindeki değerler, mod dönüştürme verimliliği için genellikle iyi bir değer olarak kabul edilir. Bu tip bir düzenekle şimdiye kadar bildirilen en yüksek dönüştürme verimliliği yaklaşık %70'tir 21.
Protokol Bölüm 4'te açıklanan simülasyon incelemesi; gerçekçi aynalarla ışın saflığına ilişkin değerleri, önerilen ayna spesifikasyonlarını ve bu spesifikasyonlar benimsendiğinde elde edilen ışın saflığını vermelidir. Gerçekçi ayna haritalarıyla beklenebilecek sonuçlara bir örnek 19 numaralı bölümde gösterilmiştir; burada HG00 için &gt;99% saflığa kıyasla, orijinal LG33 saflığı %89 olarak elde edilmiştir. Ayna yüzeyindeki astigmatizmanın önemli ölçüde azaltıldığı spesifik ayna gereksinimleri kullanılarak LG33 modu için &gt;99% saflığa ulaşılmaktadır.
<img alt="Optik rezonans modları diyagramı; yatay/dikey mod indeksleri, fizik araştırma analizi." src="/files/ftp_upload/50564/50564fig1.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Şekil 1"> 
Şekil 1. 6. dereceye kadar olan Hermite-Gauss (HG) modları için şiddet paternleri. Görünürlük sağlamak amacıyla şiddet paternleri, aynı tepe şiddetine sahip olacak şekilde normalize edilmiştir.
<img alt="Vorteks demeti yoğunluk paternleri; azimutal ve radyal mod indislerinin diyagramı, optik vorteks analizi." src="/files/ftp_upload/50564/50564fig2.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Şekil 2"> 
Şekil 2. 9. dereceye kadar olan helisel LG modları için yoğunluk paternleri. Görünürlük sağlamak amacıyla yoğunluk paternleri, aynı tepe yoğunluğuna sahip olacak şekilde normalize edilmiştir.
<img alt="Optik uyarılma ve emisyon analizi için EOM ve Faraday izolatörü içeren lazer düzeneği şeması." fo:conten-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50564/50564fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50564/50564fig3.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Şekil 3"> 
Şekil 3. HG00 ışınlarının üretimi ve stabilizasyonu için konvansiyonel bir düzeneğin şeması.
<img alt="Işın modülasyonu ve analizi için faz plakası, servo ve CCD içeren optik düzenek şeması." fo:conten-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50564/50564fig4highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50564/50564fig4.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Şekil 4"> 
Şekil 4. Bu makalede tartışılan deneysel düzeneğin şeması. HG00 ışını önce bir teleskop aracılığıyla istenen bel boyutuna mod-eşleşmesi yapılır ve ardından faz plakasına gönderilir. Ana kıranım ışını, bir diyafram ile daha yüksek kıranım derecelerinden ayrılır ve ardından Mode Cleaner boşluğuna gönderilir. Boşluk uzunluğunu kontrol etmek için hata sinyalini çıkarmak amacıyla bir fotodiyot kullanılır. Işın yoğunluğu bir CCD kamera ile analiz edilir.
<img alt="Faz plakası konumlarını gösteren faz modülasyon diyagramı; x-y ekseni, bağıl faz modülasyon ölçeği." src="/files/ftp_upload/50564/50564fig5.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Şekil 5"> 
Şekil 5. Bir HG00 modunu LG33 moduna dönüştürmek için faz modülasyon profili.
<img alt="Faz modülasyon deseni, girişim diyagramı, faz plakası analizi, optik sistem kurulumu." src="/files/ftp_upload/50564/50564fig6.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Şekil 6"> 
Şekil 6. LG33 modları oluşturmak için eğimli faz modülasyon profilleri örneği.
<img alt="Girişim deseni karşılaştırması: ölçülen ve teorik; dalga optiği; kırınım çalışması." src="/files/ftp_upload/50564/50564fig7.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Şekil 7"> 
Şekil 7. Faz plakası tarafından oluşturulan kompozit ışının şiddet dağılımı (solda) ile aynı parametrelere sahip saf bir LG33 ışını için teorik şiddet dağılımı arasındaki karşılaştırma.
<img alt="Kırınım deseni analizi; veriler, uyum ve artıklar gösterilmiştir; görsel spektrum analizi sonuçları." src="/files/ftp_upload/50564/50564fig8.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Şekil 8"> 
Şekil 8. Bir faz plakasından iletilen gerçek bir LG33 demetine uygulanan demet yoğunluk profili uyumu örneği (sol), uyum sonuçları (orta) ve uyum artıkları (sağ) ile karşılaştırılmıştır. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50564/50564fig8large.jpg" target="_blank"> Daha büyük şekli görüntülemek için buraya tıklayın</a>.
<img alt="Laguerre-Gaussian ışın analizi; konum ile ışın yarıçapı grafiği; veri uyum karşılaştırması; optik çalışması." fo:conten-width="4.5in" fo:src="/files/ftp_upload/50564/50564fig9highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50564/50564fig9.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Şekil 9"> 
Şekil 9. Karşılaştırma için Gaussian uyumu gösterilen bir LG33 ışının profili.
<img alt="Ölçüm verileri, LG33 uyumu ve sayısal model içeren boşluk tarama grafiği; PD okuması ile FSR karşılaştırması." fo:conten-width="4.5in" fo:src="/files/ftp_upload/50564/50564fig10highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50564/50564fig10.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Şekil 10"> 
Şekil 10. Faz plakası tarafından üretilen bir ışın enjekte edildiğinde, lineer bir boşluktan geçen ışık gücünün boşluk uzunluğuna bağlı değişimi. 0 ve 1 FSR'deki rezonans pikleri, hedeflenen LG33 moduna karşılık gelmektedir. Karşılaştırma amacıyla bu baskın modun uyumu gösterilmiştir (mavi çizgi). Kırmızı eğri, Tablo 2'de açıklanan modal içeriğe dayanan sayısal modelin sonucunu göstermektedir. Boşluk tarafından filtrelenecek istenmeyen ışınların resimleri iç eklerde gösterilmiştir.
<img alt="3D topografik yükseklik haritası, renk kodlu veriler, nanoyapı analizi, diyagram olarak görselleştirilmiştir." fo:conten-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50564/50564fig11highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50564/50564fig11.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Şekil 11"> 
Şekil 11. Advanced LIGO optik aynalarından biri için bir ayna yüzey haritası örneği 19.
<img alt="Işın profili analizi; LG33 uydurması; yoğunluk dağılımı; optik diyagramı; artıklar grafiği." src="/files/ftp_upload/50564/50564fig12.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Şekil 12"> 
Şekil 12. Lineer bir boşluktan geçirilen 82.8 W LG33 ışınının yoğunluk profili (solda), uydurma artıkları ile karşılaştırılmıştır (sağda).
<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>p</td>
			<td>l</td>
			<td>0</td>
			<td>1</td>
			<td>2</td>
			<td>3</td>
			<td>4</td>
			<td>5</td>
			<td>6</td>
			<td>7</td>
			<td>8</td>
			<td>9</td>
		</tr>
		<tr>
			<td colspan="2">0</td>
			<td>1.0</td>
			<td>2.8</td>
			<td>1.7</td>
			<td>2.0</td>
			<td>2.2</td>
			<td>2.5</td>
			<td>2.6</td>
			<td>3.1</td>
			<td>3.0</td>
			<td>3.2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td colspan="2">1</td>
			<td>1.7</td>
			<td>2.7</td>
			<td>2.2</td>
			<td>2.4</td>
			<td>2.6</td>
			<td>2.8</td>
			<td>2.9</td>
			<td>2.8</td>
			<td> </td>
			<td> </td>
		</tr>
		<tr>
			<td colspan="2">2</td>
			<td>2.2</td>
			<td>2.4</td>
			<td>2.5</td>
			<td>2.7</td>
			<td>2.9</td>
			<td>3.0</td>
			<td> </td>
			<td> </td>
			<td> </td>
			<td> </td>
		</tr>
		<tr>
			<td colspan="2">3</td>
			<td>2.5</td>
			<td>2.7</td>
			<td>2.8</td>
			<td>3.0</td>
			<td> </td>
			<td> </td>
			<td> </td>
			<td> </td>
			<td> </td>
			<td> </td>
		</tr>
		<tr>
			<td colspan="2">4</td>
			<td>2.9</td>
			<td>3.0</td>
			<td> </td>
			<td> </td>
			<td> </td>
			<td> </td>
			<td> </td>
			<td> </td>
			<td> </td>
			<td> </td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tablo 1. 9. dereceye kadar olan LG modları için giriş HG00 demet boyutu ile LGpl faz görüntüsü demet boyutu arasındaki optimum oran.
<table border="1">
	<tbody >
		<tr >
			<td >Mod</td>
			<td >LG33</td>
			<td >LG63</td>
			<td >LG43</td>
			<td >LG53</td>
			<td >LG32</td>
			<td >LG62</td>
		</tr >
		<tr >
			<td >Güç</td>
			<td >75%</td>
			<td >8%</td>
			<td >4%</td>
			<td >4%</td>
			<td >4%</td>
			<td >1%</td>
		</tr >
	</tbody >
</table >
Tablo 2. Şekil 10'da gösterilen boşluk taraması ile tanımlanan mod içerik analizi.

Yerçekimi dalgalarına dayalı yeni bir astronomi türü oluşturmak için büyük lazer interferometreler inşa ediliyor. Hassasiyetleri, diğer birçok yüksek hassasiyetli deneyde olduğu gibi, bileşenlerinin atomik titreşimi gibi temel gürültü sınırlarına yaklaşıyor. Yeni lazer ışını şekilleri kullanarak bu sınırların üstesinden gelmek için teknolojilere öncülük ediyoruz.

Yüksek hassasiyetli İnterferometre için Yüksek mertebeden Laguerre-Gauss Optik Kirişlerin Üretimi

Thermal noise in high-reflectivity mirrors is a major impediment for several  types of high-precision interferometric experiments that aim to reach the  ...

Bu prosedürün genel amacı, yüksek hassasiyetli interferometride kullanılmak üzere, yüksek saflıkta yüksek dereceli lag optik demetleri üretmektir. Bu işlem, öncelikle temel modlu bir optik demeti, bir uzamsal ışık modülatörü mod dönüştürücü kullanarak istenen daha yüksek veya farklı bir moda dönüştürecek optimal faz dönüşüm deseninin tasarlanması ve prototiplendirilmesiyle, ardından prototipleme sonuçlarına dayalı bir faz plakası dönüştürücünün üretilmesiyle gerçekleştirilir. İkinci adım, düşük saflıkta bir demet üretmek için üretilen faz plakasına temel modlu bir lazer demetitenjekte etmektir.Üretilen ışın dikkatlice profillenir ve lensler aracılığıyla istenen yeni ışın parametrelerine uygun hale getirilerek nihayetinde lineer mod temizleyici boşluğa enjekte edilir. Ardından, lineer mod temizleyici boşluk, enjekte edilen ışın için bir mod seçici olarak çalışır. Lineer mod temizleyicinin kilitlenmesi, istenen gilgo modunun istenmeyen artık modlardan ayrılmasını, bunların reddedilmesini ve sonuç olarak üretilen ışının genel mod saflığının artırılmasını sağlar.Son adım, tam ölçekli bir dedektördeki Lega GARS modunun istenen performansı için gerekli olan aynaları tasarlamaktır. Bu, dedektörün alt sistemleri simüle edilerek ve istenen performans elde edilene kadar ayna yüzeylerindeki belirli şekiller optimize edilerek gerçekleştirilir. Nihayetinde, üretilen ışının saflığını değerlendirmek için yoğunluk profilinin analizi kullanılır.Bu tekniğin mevcut yöntemlere göre temel avantajı, kararlı ve yüksek saflıkta bir huzme üretilmesine olanak tanımasıdır. Bu durum aynı zamanda deneysel kurulum içerisinde yüksek düzeyde uyarlanabilirlik sağlar. Bu yöntem, yüksek hassasiyetli interferometrik ölçümlerin gerçekleştirilmesinde iyileştirmeler sunabilmesinin yanı sıra malzeme işleme mikroskopisi, hareket sensörleri ve biyoloji gibi bilim dünyasının tüm alanlarına da uygulanabilir.Faz plakaları ve uzamsal ışık modülatörleri kullanılarak yapılan mod dönüştürme hakkındaki literatürü okuduktan sonra bu yöntem fikrini geliştirdik. Mod temizleme tekniğini uygularsak, bu şekilde ürettiğimiz modların saflığını önemli ölçüde artırabileceğimiz hemen anlaşıldı. Bu tekniğin geliştirilmesinin ardından, kütleçekim dalgası tespiti alanındaki araştırmacılar, kurulumlarda Laguerre-Gauss ışınlarının uygulamasını keşfetme imkanı buldular.Büyük ölçekli interferometre prototipleri ve yüksek güçlü lazer sistemleri kullanan kütleçekim dalgası interferometrelerini temsil eden düzenekte ilk adım, düşük gürültülü, gücü stabilize edilmiş saf bir temel modlu Gaussion ışını üretmektir. Bu düzeneğin ayrıntıları makalede yer almaktadır. Optik yol boyunca ışın yarıçapını ölçmek için gerçek zamanlı görüntü analiz yazılımına sahip bir ışın profili analizörü kullanın ve en az 10 veri noktası toplayın; ölçülen yarıçapları fit ederek ışın bel boyutunu ve konumunu belirleyin.Ardından, ışın bel boyutunu ve konumunu yeniden şekillendirmek için optik yol boyunca lensler seçin ve yerleştirin. Yansıtıcı tip bir uzaysal ışık modülatörü için hizalamaya yardımcı olmak amacıyla, ışını ışın beline yerleştirilen uzaysal ışık modülatörüne yönlendirin. Oluşturulan ışında astigmatizmayı önlemek için gelen açıyı beş derece veya daha az olacak şekilde ayarlayın.Şimdi, istenen daha yüksek veya daha büyük GU demetinin faz profilini, özel bilgisayar programını kullanarak uzaysal ışık modülatörü sıvı kristal ekranına uygulayın; burada bu deneyde oluşturulacak AL üç üç modunun faz modülasyon profili gösterilmektedir. Bu, uzaysal ışık modülatörü üzerinde görünen görüntüdür. Polarize edici ile incelendiğinde, enjekte edilen demetin boyutuna göre uygun fazı seçin.Desen boyutu artık uzaysal ışık modülatöründeki faz profiline bir blazing yapısını örtüştürür. Sol alt köşedeki ek görüntü, başlangıçta yalnızca sağdaki faz dönüştürme deseninin uzaysal ışık modülatörüne uygulandığı ışını gösterir; faz profiline blazing deseninin uygulanmasıyla birlikte, leggos profiline sahip ışık, bu profile sahip olmayan ışıktan ayrılır. Birinci dereceye doğru olan kırınım açısını, ışının ıraksama açısından daha büyük hale getirmek için blazing açısını optimize edin. Uzaysal ışık modülatörünün yerine geçecek bir faz plakası üretmek için optimal dönüştürme desenindeki verileri kullanın.Dönüştürülecek olan enjekte edilmiş temel mod ışınının bel bölgesine faz plakası yerleştirmek uygundur. Hizalamaya yardımcı olması için faz plakasının arkasına bir CCD kamera yerleştirin. Faz plakasının başlangıç ışınına dik olduğundan ve ışının faz yapısına göre merkezlendiğinden emin olmak için kamera çıktısını takip ederek hizalamayı dikkatlice gerçekleştirin.Faz plakasından geçen ışınların konumunu belirlemek için bir ışın kartı kullanın. Yüksek difraksiyon derecelerinin iyi bir şekilde ayrılmasını sağlayın. Bu işlem tamamlandıktan sonra, ana difraksiyon derecesine merkezlenmiş bir diyafram ile yüksek dereceli ışınları engelleyin.Aperatürün istenen sonuçları verdiğinden emin olun. Leggos ışınının enjekte edileceği yere yerleştirilecek bir mod temizleyici kavite oluşturarak işleme devam edin. Kavite için aynaları seçin.Bunları desteklemek için rijit bir ara parçayı ve boşluk uzunluğunun mikroskobik ayarlamalarını yapmak için bir piezoelektrik halka elemanını seçin. Mod temizleyici boşluğu yerindeyken ve geometrisi tanımlanmışken, aynaları ara parçanın üzerine yerleştirin ve aynalardan biri ile ara parça arasına piezoelektrik halka elemanını yerleştirin; faz plakası tarafından üretilen ışını boşluk modlarıyla eşleştirin. Legendre-Gauss ışınının profilini çıkarmak için, ışın yolu boyunca farklı konumlarda bir CCD kamera ile yoğunluk dağılımını kaydedin. Legendre-Gauss ışınının profilini çıkarmak için, ışın yolu boyunca farklı konumlarda bir CCD kamera ile yoğunluk dağılımını kaydedin.Optimal ışın boyutu ve konumu bulunana kadar lensleri yerleştirin ve ölçümleri tekrarlayın. Şimdi, aynayı piezoelektrik kristal ile hareket ettirerek boşluk uzunluğunu değiştirin. Monitörde görülen iletilen ışını izlerken, boşluğa enjekte edilen ışının hizalamasını optimize edin.Faz plakası tarafından üretilen leggo ışınının mod içeriğini incelemek için, burada kırmızı izde gösterilen mod temizleyici tarafından iletilen ışık ölçümleri, sarı izde gösterilen kavite uzunluğunun bir fonksiyonu olarak kullanılmıştır. Şimdi CCD görüntülerini daha dikkatli inceleyin ve parazit modları tanımlayın. Burada, parazit modların ışın profilleri, pikleri üzerinden geçilirken gösterilmektedir.Fotodiyot sinyallerini kullanarak bu modların gücünü değerlendirin ve toplam ışının kesin mod içeriğini hesaplayın. Ölçülen sonuçlar ve kesin mod içeriği, burada gösterildiği gibi sayısal simülasyonlarla yeniden üretilebilir ve bunlarla karşılaştırılabilir. Boşluk uzunluğunu ana ışına kilitlemek için kontrol döngüsünü devreye alarak devam edin; üretilen ışını analiz etmek için boşluktan iletilen sonuç ışınının profil görüntülerine CCD kamera ile kayıt yapın.Lazer gücü ölçer ile leggo demetinin gücünü ölçün. Leggo demetleri çoğu ticari cihazın hassas alan boyutlarını aşabileceğinden, kırpılmaları önlemek için dikkatli olunmalıdır. Demet yoğunluğunu ölçmek için bir CCD kamera kullanın. Teorik demet profili dosyasının parametrelerini bulmak için bir uydurma rutini uygulayın.Teorik ve ölçülen genlik dağılımlarının iç çarpımının karesini hesaplayarak ışının saflığını değerlendirin. Advanced LIGO gibi büyük ölçekli interferometrik deneylerde kullanılan aynalar, temel mod kullanımı için tasarlanmış, son derece pürüzsüz ve modern optik bileşenlerdir; daha yüksek dereceli AL modları ise simülasyonlar aracılığıyla belirlenen daha katı gereksinimler gerektirir.İşe, bu durum için bir simülasyon aracı seçerek başlayın. Bu video için Finesse seçilmiştir. Burada gösterilen, fbri Fabry-Perot kol boşluklarına sahip gelişmiş LIGO çift geri dönüşümlü Michelson interferometresi modellenmiştir.Modelin finesse girdisini hazırlayın, ardından temel mod ışınlarıyla test ederek güvenilirliğini doğrulayın. Finesse dosyasını LG 33 modu için uyarlayın. Kurulumu, temel modla benzer bir ışın boyutu verecek şekilde değiştirmeye dikkat edin.Testleri bu ışınları kullanarak tekrarlayın. Sonuçlar, temel modun sonuçlarına çok benzer olmalıdır. Şimdi, boşluk aynalarının yüzey figürleri hakkındaki verileri içeren gerçekçi bir interferometre modeli kurun.Hermit Gaussian sıfır sıfır modunun ve örneğin karanlık porttaki alanı tespit etmek gibi daha yüksek dereceli legian modlarının performansını inceleyin ve karşılaştırın. Yüksek dereceli modların daha kötü performans göstermesi beklenir. Tespit portuna sızan ve bozulmuş ışınlara yol açan mod dejenerasyonunu, bu modeldeki dejenerasyon etkilerini incelemek için dejenerasyonun kaynağı olan fbri Perot kol kavitelerini simüle edin.Sirküle olan ışındaki istenmeyen modları ve herhangi bir frekans ayrılmasını belirlemek için bu simülasyonlardan elde edilen verileri kullanın. Videonun bu bölümünde, ayna yüzey haritası sol alt kısımda ve Zer polinom içeriği sağ alt kısımda gösterilmektedir; giriş ışını ile aynı mertebedeki modlar arasında önemli düzeyde etkileşime neden olan ayna yüzey şekilleri, sirküle olan ışının daha yüksek saflığa ulaşması için ayarlanır. Işın profili sol üstte, gücü ise sağ üstte gösterilmektedir.Bu durumda, dolaşım modunun %99 saflığına nihayetinde ulaşılır. Nihai ayna haritası, Laguerre-Gauss modu için ayna gereksinimlerini temsil eder ve performans iyileştirmelerini test etmek amacıyla tam ölçekli interferometre simülasyonlarında kullanılabilir. Bu, sisteme giriş olarak kullanılan ve başarıyla bu Laguerre-Gauss 3,3 ışınına dönüştürülen temel mod ışınının yoğunluk profiliyle ilgilidir.Referans 21'de yayınlanan sonuçların gösterildiği buradaki örnekte, bu yöntem kullanılarak 82,8 watt gücünde ve %96 saflıkta bir lagals üç üç demeti üretilmiştir. Bu demetin saflığı, bu mod için fit artıklarının gösterildiği bu grafikte görülebilir.Bu teknik bir kez kavrandığında, cihazın tasarımından tamamlanmasına kadar olan süreç düzgün bir şekilde yürütülürse birkaç hafta içinde gerçekleştirilebilir. Bu prosedür uygulanırken, tasarıma, deneysel düzeneğin ön yeniden yapılandırmasına ve optik bileşenlerin seçimine ve kalitesine aşırı özen gösterilmelidir. Genellikle bu yöntemde yeni olan kişiler, cihazın yüksek dereceli mod bölümünün tasarımı, karakterizasyonu ve hizalamasıyla ilgili zorluklar yaşayacaktır.Bu videoyu izledikten sonra, yüksek hassasiyetli interferometri kullanımı için Gauss modları gibi yüksek dereceli modların nasıl oluşturulacağı konusunda iyi bir anlayışa sahip olmalısınız. Çalışan lazerlerin son derece tehlikeli olabileceğini ve bu prosedürü gerçekleştirirken sertifikalı lazer güvenlik gözlükleri takmak gibi önlemlerin her zaman alınması gerektiğini unutmayın.

the-generation-higher-order-laguerre-gauss-optical-beams-for-high

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Lazer axotomy time-lapse görüntüleme mutasyonların etkileri de tahlil için hassas bir...

Axon Rejenerasyon Eğitim Düşük bütçeli Lazer Axotomy Sistemi oluşturulması C. elegans</em

Nanodetection için istenmeyen lazer seğirme gürültü çıkarmak için tasarlanmış bir referans interferometresi tekniği, ultra-yüksek kalite faktörü microcavity tarama için kullanılır. Montajı, kurulumu ve veri toplama için Talimatları kavite kalite faktörünü belirlemek için ölçüm işlemi yanında, sağlanmaktadır.

Nanodetection için bir referans Interferometer Uygulanması

Yüksek çözünürlüklü bir Coulomb patlama görüntüleme kurulumu kullanarak bir moleküler dönme dalga paketinin gerçek zamanlı bir filmini oluşturmak için bir protokol sunuyoruz.

Lazer güdümlü Ultrafast Moleküler Rotasyon Doğrudan Görüntüleme

Tek bir uzamsal ışık modülatörü kullanarak dalga cephesi şekillendirme kullanarak çok modlu bir fiber aracılığıyla birden fazla bağımsız sinyalin iletimini gösteriyoruz. Her sinyal için dalga cephesini ayrı ayrı modüle ederek, uzamsal olarak ayrılmış odaklar iletilir. Potansiyel uygulamalar, iletişim mühendisliğinde çoğullanmış veri aktarımı ve biyofotonikte endoskopik ışık iletimidir.

Wavefront Şekillendirme kullanarak bir Fiber Optik aracılığıyla Çoklu Sinyalleri İletim

Biz bir hızlı continuous-wave-teşvik-Brillouin-saçılma (CW-SBS) Spektrometre inşaatı tarif. Spektrometre tek frekanslı diyot lazerler istihdam ve ilâ 100-fold mevcut CW-SBS Spektrometreler olanların daha hızlı bir atomik Buhar çentik-iletim spectra yüksek spektral çözünürlüklü bulanık/sigara-bulanık örneklerinin elde etmek için filtre hızlandırır. Bu geliştirme yüksek hızlı Brillouin malzeme çözümleme sağlar.<br...

Yüksek hızda sürekli uyarılan Brillouin saçılma Spektrometre için malzeme analizi

İnşaat ve gerçek zamanlı 3D tek parçacık izleme mikroskop izleme Nano floresan yetenekli probları yüksek diffusive hızları ve düşük foton sayısı oranları bu protokolü ayrıntıları.

Gerçek zamanlı 3D tek parçacık izleme için bir iletişim kuralı

Biz bir tek fazlı öğesini kullanarak lazer ışınları karmaşık alan kodlamak nasıl göstereceğim. Bir ortak yol Girişmölçeri nihayet istenen karmaşık alan desen bir optik görüntüleme sistemi çıktısını almak için sadece faz bir kayma ışık modülatörü içine görüntülenen faz bilgi karıştırmak için istihdam edilmektedir.

Genlik ve lazer ışınları aşaması bir salt faz mekansal ışık modülatörü kullanarak şekillendirme

Oluşturulan dolaşık fotonların deneysel sadakatini tahmin etmek için bir algılama şeması ile birden fazla kuantum girişim etkilerine dayanan koşulsuz polarizasyon-dolaşık fotonların üretimi için bir optik sistem tanımlıyoruz.

Çoklu Kuantum Girişimine Dayalı Koşulsuz Polarizasyon-Dolaşık FotonLar Üretmek için Fotonik Sistem

Burada optik fazlı diziler içeren bir SiN entegre fotonik devrenin çalışmasını anlatıyoruz. Devreler yakın kızılötesi düşük sapma lazer ışınları yontmak ve iki boyutlu yönlendirmek için kullanılır.

Gofret Ölçekli Test İstasyonunda SiN Entegre Optik Fazlı Dizilerin Karakterizasyonu

Bu protokol, iz gazı spektroskopisi gibi çeşitli uygulamalarla düşük maliyetli, ayrık, fiber bağlantılı ve hava aralıklı bir Fabry-Perot etalonunun yapımını açıklar. Üretim, standart optik laboratuvar ekipmanı bulunan herhangi bir tesiste mümkündür.

Düşük maliyetli, fiber bağlantılı ve hava aralıklı Fabry-Pérot etalon imalatı

Bu makale, dinamik, tekne şeklinde fotoforetik bir tuzak kullanarak havada büyük metalik parçacıkların uzun süreli, stabil tuzaklanması ve hassas konumlandırılması için deneysel yöntemi tanımlar. Bu sistem, plazmonik etkileşim çalışmaları için uygun kontrollü manipülasyonu mümkün kılar.

Doğrudan çekilen yan duvarlara sahip bir &#39;tekne&#39; tuzağı kullanarak havada büyük metal parçacıkların optik olarak hapsedilmesi

Keşfedin yüksek hassasiyetli interferometri için yüksek saflıkta Laguerre-Gauss optik ışınları üretme yöntemini. Uzaysal ışık modülatörleri ve faz plakaları kullanarak ışın kalitesini artırın.

Yüksek hassasiyetli İnterferometre için Yüksek mertebeden Laguerre-Gauss Optik Kirişlerin Üretimi

Daha fazla video keşfet