数字控制的模拟伺服器具有自动锁,用于原子,分子和光学实验
Xinyun Huang1,2, Yi Hu2,3, Wenchao Ji1,2
1Hefei National Research Center for Physical Sciences at the Microscale and School of Physical Sciences, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China.
The Review of scientific instruments
|May 2, 2025
概括
我们开发了一个使用FPGA的数字控制伺服系统,用于超稳定的激光和冷原子实验. 该系统提供自动锁定和实时同步,提高性能和灵活性.
科学领域:
- 原子,分子和光学物理学
- 激光物理 激光物理
- 控制系统工程 控制系统工程
背景情况:
- 高性能伺服系统对于超稳定激光器中的Pound-Drever-Hall (PDH) 锁定至关重要.
- 冷原子实验需要先进的定时控制,以提高功能和灵活性.
研究的目的:
- 开发基于现场可编程门阵列 (FPGA) 的数字控制高性能模拟伺服系统.
- 整合低噪音,高带宽模拟伺服器特性与FPGA功能,以改善激光稳定和实验定时.
主要方法:
- 使用FPGA实现数字控制伺服系统.
- 伺服系统性能的描述,包括输入噪声水平 (4.9μV).
- 基于FPGA的自动锁定和动态持有功能的开发.
主要成果:
- 开发的FPGA伺服系统实现了低输入噪声 (4.9μV) 和高带宽.
- 采用FPGA实现的自动锁定可确保在无人监护的设置中持续锁定PDH.
- 动态保持功能使实时同步与原子实验定时成为可能.
结论:
- 基于FPGA的数字控制模拟伺服系统增强了超稳定激光器的PDH锁定.
- 该系统为冷原子实验定时提供了至关重要的灵活性和功能.
- 通过禁用时钟来减轻FPGA数字噪声的方法被分析和提出.


