ロック アシストは、レーザー ロック ボックス機器の独自の機能で、ユーザーは、エラー信号の特定のゼロ交差ポイントに対応するシステムのクローズド ループ制御の設定ポイントを簡単に選択できます。この機器はレーザーをロックする目的で設計されていますが、その原理は、ゼロ交差エラー信号を使用する同様の制御ループ アプリケーションにも適用できます。

エラー信号の計算

最も一般的な構成、たとえば Pound-Drever-Hall ロックに使用する場合、レーザー ロック ボックスは変調出力と入力の復調器を使用してエラー信号を形成します。この場合、エラー信号は、光が完全にキャビティ内にあり、そこから何も反射されていない状態をチェックします。より技術的には、変調信号でキャビティを調べることで、レーザーとキャビティの共振間の周波数差を測定します。または、復調をバイパスして、他の手段、たとえば位相計またはマルチ計測器モードの時間と周波数アナライザを使用してオフセット周波数ロックを行うなどしてエラー信号を計算することもできます。

ロック アシストはエラー信号のソースに関係なく使用できますが、復調方式を使用する場合に最もよく使用されます。この場合、出力が変調される値はランプによって設定され、キャビティの共振周波数を含むと予想される範囲でレーザーの周波数をゆっくりとスイープします。ロック アシストは、このスイープのパラメータを設定して、エラー信号がキャビティ共振があることを示す領域を表示し、ロックする特定の共振に対応するスキャン上のポイントを選択し、スキャンが無効になったときにこの値をループの設定ポイントとして使用するのに役立ちます。

ロックアシストの使い方

ロック アシストは、オシロスコープ ビューの右上にある「レーザー」アイコンから有効になります。ロック アシストが有効になると、図のプローブ Aに示すように、オシロスコープはオフセット補正後にプローブを自動的に配置します。オシロスコープ ビューの水平軸は、時間単位からスキャン信号の範囲を表すボルト単位に変更されます。エラー ゼロ クロッシング ポイントを選択すると、そのポイントでスキャン オフセットが選択され、デフォルトでその設定ポイントで高速コントローラー制御ループが有効になります。

ロックアシストを選択すると、ビューはスキャン信号と同期するように設定されるため、トリガー設定とタイムベース設定は使用されません。これらの設定を変更すると、ロックアシストが無効になり、通常の観察モードに戻ります。スキャン信号は常にトリガーとして使用できますが、ロックアシストでは他の信号をトリガーとして使用することはできません。

ロックポイントの視認性の向上

クロス ポイントの可視性を高めるには、取得設定を「標準」から「高精度」に変更するか、信号の平均化を増やすことで変更できます。これらの設定により、高周波ノイズが除去され、信号対雑音比が向上します。一般的なスキャン レートは 20 Hz 未満の周波数であるため、平均化を設定するか高精度モードにすると、低速の信号ダイナミクスが維持されます。別のオプションは、エラー計算パスでローパス フィルターを使用することです。フィルターの周波数を低い値に設定すると、ノイズをフィルターできますが、基本的に制御帯域幅が制限されます。これはほとんど変更されませんが、最初のロック取得では低い値 (>1kHz) に設定し、徐々に増やすことができます。

さらに、波形をズームして、特定のクロスポイントを詳しく調べることもできます。ロック アシストでは、垂直方向 (振幅) にズームインすると、エラー信号が急峻になり、ロック アシストがゼロ交差点をよりよく認識できるようになります。水平方向 (タイムベース) にズームインすると、アクチュエータ変調信号の振幅が小さくなり、クロスオーバー ポイントが見つかる領域が狭まります。エラー信号に 2 つ以上のゼロ交差点イベントがある場合、ズームインすると、ロック ボックスはコントローラーを特定のクロスポイントに接続することもできます。

セットアップにオフセットを適用する

ゼロクロス ポイントがスキャン信号の終わり近くにある場合、オシロスコープ ビューを左右にスクロールすると、スキャン信号のオフセットが変更され、ゼロクロス ポイントがスキャン信号のゼロ近くに配置されます。これは望ましくない場合もあります。たとえば、光キャビティ ロックでは、レーザー周波数をサーマル オフセットで移動して、スキャンとゼロクロスの相対位置を移動する方が望ましい場合があります。この設定は、レーザー ロック ボックスの低速コントローラ パスのオフセットを介して手動で変更できます (レーザーの低速/サーマル アクチュエータに接続されている場合)。

ロックアシストが最適な状態でオンになると、ゼロクロスポイントを選択して制御ループを開始できます。

レーザー ロック ボックスのロック アシストの使用に問題がある場合は、support@liquidinstruments.com までお問い合わせください。