[U_K 0]

Имеется лазер с оптоволоконным выходом - Thorlabs S1FC635, внутри одномодовый ЛД и драйвер с БП.  Измеряется дневная стабильность мощности излучения, установка простая - излучение с волоконного разъема лазера попадает в коллиматор, далее на внешний ФД(S12915-1010R). Сигнал снимается с нагрузки ФД через 24-битную DAQ-систему. Вся установка на оптическом столе, мощность лазера установлена ~1мВт. Получено некоторое количество измерений, главный вопрос - причина(ы) колебаний мощности лазера в APC-режиме в низкочастотном диапазоне около 0,277...0,555 мГц?(см.графики)

Что было проверено:
1)В ACC-режиме сигналы от внешнего ФД и внутреннего ФД (который внутри ЛД) практически одинаковы, думаю, что параметры внутреннего ФД не должны изменяться под воздействием самонагрева ЛД (1 мВт на выходе...)
2)Уставка драйвера лазера "плавает" от внешней температуры, но "медленнее", чем 0,277...0,555 мГц, и не повторяет динамику вышеуказанных колебаний.

Предположения:
1)Изменяется количество лазерной мощности, поступающей в волокно, из-за позиционного дрейфа луча.
2)Чувствительность волокна к возможной низкочастотной механической деформации
3)Количество лазерной мощности, поступающей на внутренний ФД, меняется - но почему APC-контур не исправляет это? Ограничение коррекции на низких частотах? Или из-за отсутствия активной термостабилизации, температурная нестабильность ЛД вносит низкочастотное запаздывание в APC-контур?

Прикрепил графики стабильности мощности в ACC-режиме, в APC-режиме и график измерения темп-ы окруж.среды, когда лазер был включен в APC-режиме. 

На всех графиках время указано в формате часов.

Изменено 6 октября, 2023 пользователем rloc
Правка опечаток по просьбе автора.

[MegaVolt 26]

Для APC режима есть график одновременно с внутреннего и внешнего фотодиода?
 

Пальцем в небо. Лазер DFB (к сожадению параметров не нашёл) рискну предположить что ширина линии узкая. Значит возможна интерференция если где то нет просветления или ещё чего то. Как следствие плывёт температура и плывут условия интерференции. Что и наблюдается на графике. Т.е. идёт плавная смена пиков. Их и детектит приёмник.

[U_K 0]

59 минут назад, MegaVolt сказал:

Для APC режима есть график одновременно с внутреннего и внешнего фотодиода?

Есть, но измерения с другого дня, когда это делалось. В сигнале с внутреннего ФД в APC-режиме отсутствуют данные колебания, возможно из-за того, что контур "пытается" удержать этот сигнал на заданном уровне. Сам сигнал с внутреннего ФД снимался через трансимпедансный усилитель, расположенный в драйвере. 

59 минут назад, MegaVolt сказал:

Лазер DFB (к сожадению параметров не нашёл)

Внутри S1FC635 стоит ЛД HL6320G, скорее не DFB, а FP(Фабри-Перо).

59 минут назад, MegaVolt сказал:

Значит возможна интерференция

Интерференция вследствие переотражения от резонатора, излучения с внешнего/внутреннего ФД?

Изменено 3 октября, 2023 пользователем U_K

[MegaVolt 26]

15 часов назад, U_K сказал:

Внутри S1FC635 стоит ЛД HL6320G, скорее не DFB, а FP(Фабри-Перо).

Интерференция вследствие переотражения от резонатора, излучения с внешнего/внутреннего ФД?

Там вроде бы есть внутренний изолятор. По этому все переотражения внешние. 
Т.е. где то есть второй путь к приёмнику. Например если фотоприёмник закрыт непросветлённым стеклом может быть отражение от внутренней границы стекло -воздух потом от внешней и обратно в приёмник. В результате если есть два пути есть и интерференция. А температура сдвигает условия и мы видим то максимум то минимум.

Т.е. все поверхности должны быть просветлены. И желательно светить чуть под наклоном чтобы отражённый сигнал уходил в сторону и не мог вернуться обратно в приёмник.

Но повторюсь это версия. Одна из. 

Для проверки можно смотреть на сигнал и при этом чуть погреть. Если чередование пиков будет быстрее во времени значит версия имеет право быть.

[НЕХ 4]

Возможно, изменение температуры приводит к дрейфу длины волны лазерного излучения и на фотодиоде наблюдается эталонный эффект - интерференционные явления.

[vov4ick 37]

При изменении температуры изменяется сопротивление базы фотодиода. Если там просто меряется резистором ток ФД, то изменение последовательного сопротивления может на него влиять.

Перевести бы эти вольты на фотодиоде во что-нибудь чтобы понять, о каком изменении речь. У него в паспорте обещают +/- 0,1 дБ в сутки при 25+/-10 градусах. Может это оно и есть?

Изменено 5 октября, 2023 пользователем vov4ick

[U_K 0]

20 часов назад, vov4ick сказал:

изменение последовательного сопротивления может на него влиять

Т.е. эффект самонагрева/остывания сопротивления базы ФД вызывает автоколебания сигнала на нагрузке? Так температура окружающей среды дрейфует медленнее, чем период колебаний в сигнале.

 

20 часов назад, vov4ick сказал:

в паспорте обещают +/- 0,1 дБ в сутки при 25+/-10 градусах

Если посмотреть на график "Laser_APC_mode" в описании исходной темы, то размах колебаний переменной составляющей ~0.001В при постоянном уровне ~0.14В, т.е. стабильность получается ~0.7%. В принципе если перевести +/-0,1 дБ в %, получаем диапазон 97.7...102.3%, т.е. разница около ~4.6%. В целом экспериментальная стабильность "умещается" в паспортную. 

Изменено 6 октября, 2023 пользователем U_K

[U_K 0]

В 04.10.2023 в 11:27, MegaVolt сказал:

Т.е. где то есть второй путь к приёмнику. Например если фотоприёмник закрыт непросветлённым стеклом может быть отражение от внутренней границы стекло -воздух потом от внешней и обратно в приёмник. В результате если есть два пути есть и интерференция. А температура сдвигает условия и мы видим то максимум то минимум.

В 04.10.2023 в 11:27, MegaVolt сказал:

И желательно светить чуть под наклоном чтобы отражённый сигнал уходил в сторону и не мог вернуться обратно в приёмник.

Пробовал светить под углом, затем ставил оптический изолятор (Thorlabs IO-2D-633-VLP) между коллиматором и внешним ФД - колебания сохраняются, вот можно по ссылке график оценить при оптическом изоляторе: https://drive.google.com/file/d/1Zb4Q5rS3KO9VIputYsUbLzV7yNK_TrKg/view?usp=drive_link 

Так еще аккуратно грел феном ФД (~100*C), сигнал просто "уползает вверх" по амплитуде.