3.3 D´ etection du Vernier
3.3.4 Proc´ edure Vernier
Le filtrage Vernier est mis en place en suivant une proc´edure relativement simple. Dans un premier temps, la longueur de la cavit´e est balay´ee en envoyant un signal de commande sinuso¨ıdal `a l’actuateur PZT Lent. En observant la fraction de l’intensit´e transmise, puis dispers´ee, collect´ee par la photodiode PD2, la longueur moyenne de la cavit´e est ajust´ee `a sa valeur au PM L0 en translatant le miroir courbe de la cavit´e mont´e sur une platine microm´etrique. La figure de transmission obtenue est alors similaire `a celle pr´esent´ee fig.3.13, la fr´equence d’offset ´etant ensuite ajust´ee de mani`ere `a ce que les intensit´es des deux pics de transmission de part et d’autre du PM soient ´egales. Enfin, l’accord de mode est fait soit en optimisant la distance entre les lentilles L1 et L2 si les modes transverses sont pairs soit en ajustant la direction du faisceau incident sur la cavit´e grˆace aux deux miroirs d’injection de la cavit´e M1 et M2 si les modes sont impairs.
Temps [s]
Figure 3.13: Intensit´e transmise dans la portion de spectre collect´ee par la photodiode PD2lorsque la longueur de la cavit´e est balay´ee autour du point magique
Une fois la transmission au point magique optimis´ee, le d´esaccord Vernier est cr´e´e en translatant de nouveau le miroir mont´e sur platine de translation d’une distance dmiroir
´egale `a la moiti´e du d´esaccord Vernier absolu ΔL = V × L0 (la translation du miroir d’une distance d quelconque entraˆıne un agrandissement ou un r´etr´ecissement de la longueur de la cavit´e de 2 × d). Cette distance est fix´ee par la finesse de la cavit´e,
sa longueur au PM ainsi que par la r´esolution du filtrage Vernier d´esir´ee. Il est alors n´ecessaire de changer le gain de la photodiode PD2 (Thorlabs PDA36A) passant du gain le plus faible - 1.51 × 103V /A position 0dB - utilis´e pour observ´e le PM, `a un gain
plus ´elev´e tout en s’assurant que la bande passante de d´etection reste du mˆeme ordre de grandeur que celle de la cavit´e, soit environ 300 kHz pour la cavit´e `a finesse mod´er´ee et 40 kHz pour la cavit´e `a haute finesse, afin de ne pas d´eformer le signal transmis par la cavit´e. La fig.3.14 pr´esente d’une part l’intensit´e mesur´ee par la photodiode PD2 pour un d´esaccord Vernier relatif V = 4.5 × 10−5 lorsque la longueur de la cavit´e est balay´e, d’autre part le signal de position d´elivr´e par la photodiode `a cadrans. Le r´eseau ´etant fixe, les deux photodiodes captent continuellement l’intensit´e transmise dans la mˆeme portion du spectre. Le signal devient non nul au passage des diff´erents ordres Vernier dans cette fenˆetre spectrale. Comme vu pr´ec´edemment, le changement de longueur de cavit´e n´ecessaire pour que la co¨ıncidence Vernier suivante arrive `a la place de l’actuelle est ´egal `a la longueur d’onde centrale de la fenˆetre spectrale consid´er´ee, soit un changement de longueur de l’actuateur PZT Lent ´egale `a λ/2. Cette distance nous servira par la suite de rep`ere pour calibrer la sensibilit´e en terme de d´eplacement de cavit´e du signal d’erreur en position de PDcad. Fig.3.14, les pics de transmission dus au passage des ordres Vernier successifs ont des formes similaires seulement affect´ees par leur placement dans la rampe sinuso¨ıdale de la commande du PZT (le passage est fait plus lentement
Figure 3.14: Intensit´es et positions des spots Vernier successifs lorsque la longueur de la cavit´e est balay´ee pour un d´esaccord relatif V = 4.5 × 10−5
lorsque les ordres Vernier sont au d´ebut ou `a la fin du balayage). Le signal d´elivr´e par
PDcad correspond bien au d´eplacement des spots Vernier dans l’espace : le signal de position devient non nul lorsque l’intensit´e du spot commence `a augmenter, il diminue `
a nouveau jusqu’`a atteindre z´ero lorsque l’intensit´e du spot est maximale et continue sa d´ecroissance vers des valeurs n´egatives lorsque le spot Vernier quitte la photodiode PD2. Lorsque les deux photodiodes sont d´esalign´ees, le croisement du signal de position de
PDcadavec l’axe 0 V ne correspond plus au maximum du pic d’intensit´e de PD2. Cela signifie que les deux photodiodes ne collectent plus exactement la mˆeme plage spectrale. Il est alors n´ecessaire de d´eplacer l’une des deux photodiodes de mani`ere `a retrouver des signaux similaires `a ceux pr´esent´es ici.
Par ailleurs, si ce n’est pas la longueur de cavit´e qui est balay´ee mais la position angu-laire du r´eseau grˆace au moteur galvanom´etrique, les signaux de position et d’intensit´e mesur´es sont l’image du peigne Vernier (cf fig.3.15). Dans ce cas, l’intensit´e des pics de transmission ainsi que l’amplitude du signal de position sont alors pond´er´ees par l’enve-loppe du spectre laser et de la r´eponse des miroirs constituant la cavit´e. Cette observable permet de centrer le balayage du Galvo sur la fr´equence centrale du spectre ainsi que de d´eterminer le nombre NS de spots pr´esents dans le spectre laser, dont on connaˆıt la largeur Δνlas, avec la r´esolution δνV souhait´ee puisque NS = Δνlas/(F × δνV).
Position spots Vernier - PDcad
Figure 3.15: Intensit´es et positions des spots Vernier successifs lorsque la position du r´eseau est balay´ee pour un d´esaccord relatif V = 4.5 × 10−5
Vernier au centre de PDcad, agissant sur la longueur de la cavit´e grˆace aux deux actuateurs PZT Lent et PZT Rapide. Ensuite, lorsque la rotation du r´eseau d´emarre, l’asservissement va maintenir le spot Vernier au milieu de PDcad, bien que la fr´equence centrale de cette co¨ıncidence soit en train de d´ecrire le spectre laser.