Menlo Systems ORC Optical Reference Cavity
650~1750 nm ULE 진공 캐비티, 초저드리프트 레이저 주파수 안정화 및 PDH 락킹 시스템
(Menlo Systems)
Menlo Systems ORC는 레이저 주파수를 초안정 기준에 락킹하기 위한 Fabry–Pérot 방식의 Optical Reference Cavity입니다. 열팽창이 매우 낮은 ULE 유리 스페이서를 밀폐형 진공 하우징 내부에 장착하고 능동 및 수동 온도 안정화 구조를 적용하여, 환경 변화에 의한 캐비티 길이 변동과 레이저 주파수 드리프트를 억제합니다. 650~1750 nm 범위에서 필요한 파장에 맞춰 반사 코팅을 구성할 수 있으며, 약 150 mHz/s의 선형 드리프트와 10⁻¹⁵~10⁻¹⁶ 수준의 이론적 열잡음 ADEV 한계를 바탕으로 광시계, 정밀 분광, 광주파수 계측 및 초저위상 노이즈 레이저 시스템의 주파수 기준으로 활용할 수 있습니다.
ORC-Cubic은 NPL에서 라이선스된 5 cm 정육면체형 스페이서를 견고하게 고정한 소형 모델로 3 GHz의 Free Spectral Range를 제공하며, 이론적 열잡음 ADEV 한계는 1.4×10⁻¹⁵입니다. ORC-Cylindric은 PTB에서 설계한 12.1 cm 원통형 스페이서를 네 개의 지지점 위에 수평으로 장착해 진동과 가속도에 대한 민감도를 줄였으며, 1.24 GHz의 Free Spectral Range와 5.8×10⁻¹⁶의 열잡음 한계를 제공합니다. 운송 중 캐비티를 보호하는 기계식 고정 장치를 갖추고 있어 다른 실험실이나 시설로 이동해 사용하는 시스템에도 적합합니다.
최고 수준의 안정도가 필요한 경우에는 Thorlabs의 crystalline mirror를 적용한 XM-ORC를 선택할 수 있습니다. XM-ORC는 1550, 1397, 1156 nm에서 300,000 이상의 finesse를, 1064 nm에서 200,000 이상의 finesse를 제공하며, ULE 열보상 링을 통해 상온 부근에서 열팽창계수의 영점 운용이 가능하도록 설계되었습니다. 이론적 열잡음 ADEV 한계는 1.6×10⁻¹⁶이며 진공 펌프와 온도 컨트롤러가 기본으로 포함됩니다.
ORC 시리즈는 단일 파장뿐 아니라 이중 또는 다중 파장 고반사 코팅으로 제작할 수 있고, 입력 결합과 PDH 락킹 및 투과광 모니터링에 필요한 광학 모듈을 진공 챔버에 직접 고정할 수 있습니다. 따라서 운송이나 재설치 이후에도 복잡한 광학 재정렬을 줄일 수 있습니다. TEC 온도 제어 패키지, 10 MHz 이상의 피드백 대역폭을 지원하는 SYNCRO PDH 서보 전자장치, 1542 nm 또는 1550 nm 레이저 모듈이 포함된 패키지도 선택할 수 있어 기준 캐비티부터 완전한 레이저 주파수 안정화 시스템까지 필요한 수준으로 구성할 수 있습니다.
특징
■ 정밀 레이저 주파수 안정화를 위한 초고안정도 광학 기준 공진기
■ 5 cm 큐빅형 또는 12 cm 원통형 ULE Spacer 적용
■ 650–1750 nm의 넓은 파장 범위 지원
■ Ion-Getter Pump 및 전용 Controller 제공
■ 광학 시스템에 간편하게 통합할 수 있는 컴팩트 설계
■ 다양한 구성 요소를 유연하게 조합할 수 있는 모듈식 맞춤 구성 지원
적용 분야
- ■ Laser Frequency Stabilization
- ■ Quantum Computing
- ■ Laser Cooling and Trapping
- ■ High Resolution Spectroscopy
성능 데이터
Calculated Thermal Noise Floor
| ORC-Cubic | ORC-Cylindric | XM-ORC |
Theoretical Thermal Noise ADEV Limit | 1.4 × 10-15 | 5.8 × 10-16 | 1.6 × 10-16 |
제품 사양
Model | ORC-Cubic | ORC-Cylindric | XM-ORC |
Specification | |||
Wavelength | 650 – 1750 nm | 1550 nm, 1397 nm, 1156 nm or 1064 nm | |
Finesse | Low / Mid / High | > 300 000 (1550, 1397 & 1156 nm) > 200 000 (1064 nm) | |
Cavity Length | 5 cm | 12.1 cm | 12.1 cm |
Free Spectral Range | 3 GHz | 1.24 GHz | 1.24 GHz |
Windows | AR Coated, Angled and Wedged | AR Coated, Angled and Wedged | |
Cavity Mirrors |
| Crystalline Coating (xtal stableTM) on Fused Silica Substrate | |
Thermal Shields | Active and Passive | Active | Active |
Thermal Noise ADEV Limit |
| 1.6 x 10-16 | |
Linear Drift Rate | ~ 150 mHz/s | ~ 150 mHz/s | |
Ambient Temperature Sensitivity | ~ 4 mK/°C | ~ 4 mK/°C | |
Temperature Sensor | 10 kΩ NTC |
| |
Peltier Elements | 2 x 25 W | 1 x 56 W |
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Ion Getter Pump | 5 l/s | 10 l/s |
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Achievable Pressure | < 10⁻⁷ mbar |
| |
Stainless Steel Valve | Cu Sealed, KF Flange | Cu Sealed, CF Flange |
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Dimensions | W 28 cm, L 28 cm, H 18 cm | W 48 cm, L 35 cm, H 35 cm |
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Vacuum Chamber Material | Aluminum | Stainless Steel |
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Mass | 15 kg | 55 kg | 55 kg |
Rack Integration | n.a. |
| n.a. |
옵션
■ ORC-OPTIC-CUB / ORC-OPTIC-CYL: Optics Module for Input Coupling, PDH Locking, and Monitoring
Two modules holding all optics required for input coupling one single wavelength to the cavity in the range from 650 to 1560 nm, Pound-Drever-Hall locking as well as power monitoring of the transmitted light. The modules are rigidly mounted onto the cavity housing making realignments after transportation obsolete.
■ ORC-OPTIC-DUAL: Optics Module for Input Coupling, PDH Locking, and Monitoring
Complementary optics mounted on the ORC-OPTIC-CUB/ORC-OPTIC-CYL module for coupling a second laser wavelength in the range from 650 to 1560 nm simultaneously to the same cavity. This add-on requires the ORC-OPTIC-CUB/ORC-OPTIC-CYL option.
■ ORC-MWL: Mirror Coatings for Multiple Wavelengths Package
For the simultaneous stabilization of multiple lasers to the same reference cavity, custom coating designs and cavity mirrors which are highly reflective at two or multiple wavelengths can be tailored to your application.
■ ORC-TEC: TEC Driver Package
A TEC driver to stabilize the temperature of the reference cavity to the zero-crossing temperature of the coefficient of thermal expansion.
■ ORC-PDH-Optics
PDH Optics
■ ORC-SYNCRO: Pound-Drever-Hall Servo Electronics Package with TEC controller
For stabilizing the laser to the cavity, this package provides all required electronics in a single configurable device, i.e., Menlo’s SYNCRO controller (3rd generation). The SYNCRO provides full software control of all parameters and intuitive use via touchscreen. This 3U, 19-inch device can also be remotely accessed via LAN. The package includes phase modulation and demodulation, and a fast analog PI²D controller (> 10 MHz bandwidth) providing two servo outputs for fast and slow actuators and a TEC controller for temperature stabilization.
■ ORC-SYNCRO-RLD: Pound-Drever-Hall Servo Electronics Package with TEC controller and 1542 / 1550 nm Laser Module
For stabilizing the laser to the cavity, this package provides all required electronics in a single configurable device, i.e., Menlo’s SYNCRO controller (3rd generation). The SYNCRO provides full software control of all parameters and intuitive use via touchscreen. This 3U, 19-inch device can also be remotely accessed via LAN. The package includes phase modulation and demodulation, and a fast analog PI²D controller (> 10 MHz bandwidth) providing two servo outputs for fast and slow actuators, a TEC controller for temperature stabilization and a laser module at 1542 or 1550 nm.
■ ORC-CTE Characterization of the Zero-Crossing Temperature
