User Tools

Site Tools


ice:servo-opls

Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

Link to this comparison view

Both sides previous revision Previous revision
Next revision
Previous revision
ice:servo-opls [2016/07/22 11:07]
Michael Radunsky [Calculating Phase Noise]
ice:servo-opls [2019/11/18 15:34] (current)
Michael Radunsky [Specifications]
Line 26: Line 26:
  
  ===== Specifications ​ =====  ===== Specifications ​ =====
-^ ^  ICE-CP1-200 ​ ^  ICE-CP1-500 ​ ^  Units  +                                                                                                                                                            ​^  ICE-CP1-200 ​                                                                                    ​^  ICE-CP1-500 ​ ^  Units   ​
-^ Current Source ^ ^ ^ ^ +^ Current Source ​                                                                                                                                                                                                                                                            ​         
-|<​html>​ &​nbsp;&​nbsp;​ </​html>​Current range| ​ 0-200  |  0-500  |  mA  +| Current range                                                                                                                                               ​|  0-200                                                                                           ​|  0-500        |  mA      
-|<​html>​ &​nbsp;&​nbsp;​ </​html>​Current setpoint resolution |  200  |  500  |  μA  +| Current setpoint resolution ​                                                                                                                                ​|  200                                                                                             ​|  500          |  μA      
-|<​html>​ &​nbsp;&​nbsp;​ </​html>​Current noise density((All measurements guaranteed on design and verified experimentally on D2-105 which uses same circuit.))|  <​100 ​ |  <​200 ​ | pA / <​HTML> ​<span style="​text-decoration:​ overline;">​Hz</​span>​ </​HTML> ​+| Current noise density ​                              ​|  <​100 ​                                                                                           |  <​200 ​        ​| pA /​√Hz ​ 
-|<​html>​ &​nbsp;&​nbsp;​ </​html>​RMS Noise (10Hz - 100kHz)((All measurements guaranteed on design and verified experimentally on D2-105 which uses same circuit.))|  <​50 ​ |  <​100 ​ |  nA  +| RMS Noise (10Hz - 100kHz) ​             |  <​50 ​                                                                                            ​|  <​100 ​        ​|  nA      
-|<​html>​ &​nbsp;&​nbsp;​ </​html>​RMS Noise (10Hz - 1MHz)((All measurements guaranteed on design and verified experimentally on D2-105 which uses same circuit.))|  <​100 ​ |  <​150 ​ |  nA  +| RMS Noise (10Hz - 1MHz)                  |  <​100 ​                                                                                           |  <​150 ​        ​|  nA      
-|<​html>​ &​nbsp;&​nbsp;​ </​html>​RMS Noise (10Hz - 10MHz)((All measurements guaranteed on design and verified experimentally on D2-105 which uses same circuit.))|  <​300 ​ |  <​500 ​ |  nA  +| RMS Noise (10Hz - 10MHz) ​               |  <​300 ​                                                                                           |  <​500 ​        ​|  nA      
-|<​html>​ &​nbsp;&​nbsp;​ </​html>​Absolute accuracy| ​ 2  ||  %  +| Absolute accuracy ​                                                                                                                                          ​|  2                                                                                                              ||  %       ​
-^ Offset Phase Lock Servo Input Signal^ ^^  +^ Offset Phase Lock Servo Input Signal ​                                                                                                                                                                                                                                       |         
-|<​html>​ &​nbsp;&​nbsp;​ </​html>​Min Offset Frequency |  250  ||  MHz  +| Min Offset Frequency ​                                                                                                                                       |  250                                                                                                            ||  MHz     ​
-|<​html>​ &​nbsp;&​nbsp;​ </​html>​Max Offset Frequency |  Min: 9, Typical: 10(( Maximum Offset Frequency depends on power of input beat-note signal.)) ​ ||  GHz  +| Max Offset Frequency ​                                                                                                                                       |  Min: 9.5, Typical: 10(( Maximum Offset Frequency depends on power of input beat-note signal.)) ​                ​||  GHz     ​
-|<​html>​ &​nbsp;&​nbsp;​ </​html> ​Max Electronic Beat-Note Input \\ <​html>​ &​nbsp;&​nbsp;​ </​html><​html>​ &​nbsp;&​nbsp;​ </​html>​(ICE-CP1-SMA)| ​ 10  ||  dBm  +| Max Electronic Beat-Note Input \\ (ICE-CP1-SMA) ​                                                                                                            ​|  10                                                                                                             ​||  dBm     ​
-|<​html>​ &​nbsp;&​nbsp;​ </​html> ​Min Electronic Beat-Note Input \\ <​html>​ &​nbsp;&​nbsp;​ </​html><​html>​ &​nbsp;&​nbsp;​ </​html>​(ICE-CP1-SMA)| ​ -10  ||  dBm  +| Min Electronic Beat-Note Input \\ (ICE-CP1-SMA) ​                                                                                                            ​|  -10                                                                                                            ||  dBm     ​
-|<​html>​ &​nbsp;&​nbsp;​ </​html> ​Min Electronic Beat-Note S/N \\ <​html>​ &​nbsp;&​nbsp;​ </​html><​html>​ &​nbsp;&​nbsp;​ </​html>​(ICE-CP1-SMA)| ​ >​50 ​ ||  dB  +| Min Electronic Beat-Note S/N \\ (ICE-CP1-SMA) ​                                                                                                              ​|  >​50 ​                                                                                                           ||  dB      
-|<​html>​ &​nbsp;&​nbsp;​ </​html> ​Max Optical Beat-Note Input \\ <​html>​ &​nbsp;&​nbsp;​ </​html><​html>​ &​nbsp;&​nbsp;​ </​html>​(ICE-CP1-FC)| ​ 1  ||  mW  +| Max Optical Beat-Note Input \\ (ICE-CP1-FC) ​                                                                                                                ​|  1                                                                                                              ||  mW      
-|<​html>​ &​nbsp;&​nbsp;​ </​html> ​Min Optical Beat-Note Input \\ <​html>​ &​nbsp;&​nbsp;​ </​html><​html>​ &​nbsp;&​nbsp;​ </​html>​(ICE-CP1-FC)((Approximate value as exact value depends on wavelength of the light and spatial overlap between the lasers.))| ​ 50  ||  μW  +| Min Optical Beat-Note Input \\ (ICE-CP1-FC)((Approximate value as exact value depends on wavelength of the light and spatial overlap between the lasers.)) ​ |  50                                                                                                             ​||  μW      
-|<​html>​ &​nbsp;&​nbsp;​ </​html> ​Front-panel Input Connection\\ ​<​html>​ &​nbsp;&​nbsp;​ </​html><​html>​ &​nbsp;&​nbsp;​ </​html>​(ICE-CP1-FC)((ICE-CP1-FC is shipped with an FC to SC multimode patch cord))| ​ SC  ||    |  +| Front-panel Input Connection\\ (ICE-CP1-FC)((ICE-CP1-FC is shipped with an FC to SC multimode patch cord)) ​                                                 |  SC                                                                                                             ​||          
-|<​html>​ &​nbsp;&​nbsp;​ </​html> ​Front-panel Input Connection\\ ​<​html>​ &​nbsp;&​nbsp;​ </​html><​html>​ &​nbsp;&​nbsp;​ </​html>​(ICE-CP1-SMA)| ​ SMA  ||    |  +| Front-panel Input Connection\\ (ICE-CP1-SMA) ​                                                                                                               |  SMA                                                                                                            ||          
-^ Offset Phase Lock Servo Performance^ ^^  +^ Offset Phase Lock Servo Performance ​                                                                                                                        ​                                                                                                                |         
-|<​html>​ &​nbsp;&​nbsp;​ </​html>​Bandwidth((May be limited by the bandwidth of the laser being servoed))| ​ 1.5   ​||  MHz  +| Bandwidth((May be limited by the bandwidth of the laser being servoed)) ​                                                                                    ​|  1.5                                                                                                            ||  MHz     ​
-|<​html>​ &​nbsp;&​nbsp;​ </​html> ​Interval reference frequency drift |  +/-20  ||  ppm  +| Interval reference frequency drift                                                                                                                          |  +/-20                                                                                                          ||  ppm     ​
-|<​html>​ &​nbsp;&​nbsp;​ </​html> ​PFD Noise(( See [[#​calculating_phase_noise|Calculating Phase Noise section]] for a full description))| ​ -213  ||  dBc/​Hz ​ | +| PFD Noise(( See [[#​calculating_phase_noise|Calculating Phase Noise section]] for a full description)) ​                                                      ​|  -213                                                                                                           ​||  dBc/​Hz ​ | 
-^ Loop Filter Parameters ^ ^+^ Loop Filter Parameters ​                                                                                                                                                                                                                                                     |         
-|<​html>​ &​nbsp;&​nbsp;​ </​html>​Proportional Gain  |  -72 -- 0  ||  dB  +| Proportional Gain                                                                                                                                           ​|  -72 -- 0                                                                                                       ​||  dB      
-|<​html>​ &​nbsp;&​nbsp;​ </​html>​Proportional Gain Resolution |  2  ||  dB  +| Proportional Gain Resolution ​                                                                                                                               |  2                                                                                                              ||  dB      
-|<​html>​ &​nbsp;&​nbsp;​ </​html>​Integrator| ​ 3, 10, 30, 100, 300  ||  kHz  +| Integrator ​                                                                                                                                                 |  3, 10, 30, 100, 300                                                                                            ||  kHz     ​
-|<​html>​ &​nbsp;&​nbsp;​ </​html>​Differential |  Off, 10, 30, 100, 300  ||  kHz  +| Differential ​                                                                                                                                               |  Off, 10, 30, 100, 300                                                                                          ||  kHz     ​
-|<​html>​ &​nbsp;&​nbsp;​ </​html>​Differential Gain |  18  ||  dB  |+| Differential Gain                                                                                                                                           ​|  18                                                                                                             ​||  dB      |
  
 ^Electrical Specifications^^^^^ ^Electrical Specifications^^^^^
Line 90: Line 90:
  
  
-The charge pump in the OPLS outputs a signal proportional to the phase-error and the transfer function is as shown in <imgref xferfunc>​. ​ However, the OPLS will typically be used to control a //​frequency//​-tunable device (such as a laser). In this configuration,​ the effective loop filter is not the one shown in <​imgref ​opls_side_panel>, but includes a extra integration corresponding to converting the phase-error input to a frequency error. Thus, ω<​sub>​I ​ </​sub>​sets the frequency transition from single-integration to double-integration and ω<​sub>​I </​sub>​ from single-integration to proportional feedback. It is important to understand this '​hidden'​ integrator when configuring the loop filter parameters. ​+The charge pump in the OPLS outputs a signal proportional to the phase-error and the transfer function is as shown in <imgref xferfunc>​. ​ However, the OPLS will typically be used to control a //​frequency//​-tunable device (such as a laser). In this configuration,​ the effective loop filter is not the one shown in <​imgref ​xferfunc>, but includes a extra integration corresponding to converting the phase-error input to a frequency error. Thus, ω<​sub>​I ​ </​sub>​sets the frequency transition from single-integration to double-integration and ω<​sub>​I </​sub>​ from single-integration to proportional feedback. It is important to understand this '​hidden'​ integrator when configuring the loop filter parameters. ​
  
 =====Calculating Phase Noise ===== =====Calculating Phase Noise =====
Line 96: Line 96:
 The phase-noise specified in Section 1.3 is referenced to the phase frequency detector (PFD) at 1 Hz. To convert that to the noise measured on the actual beat-note, it must be rescaled with the following formula: The phase-noise specified in Section 1.3 is referenced to the phase frequency detector (PFD) at 1 Hz. To convert that to the noise measured on the actual beat-note, it must be rescaled with the following formula:
  
-<WRAP center round box 450px><​html><​center></​html> **D2-135 Phase-Noise Floor = -213 + 20Log(N) + 10Log(F<​sub>​REF</​sub>​)**<​html></​center></​html>​</​WRAP>​+<WRAP center round box 450px> **D2-135 Phase-Noise Floor = -213 + 20Log(N) + 10Log(ƒ<​sub>​REF</​sub>​)**</​WRAP>​
  
-where N is the value of the divider and F<​sub>​REF</​sub>​ is the reference frequency as measured in Hz. For more details, please see this [[http://​www.vescent.com/​2012/​calculating-phase-noise-from-the-d2-135/​|application note]].+where N is the value of the divider and ƒ<​sub>​REF</​sub>​ is the reference frequency as measured in Hz. For more details, please see this [[http://​www.vescent.com/​2012/​calculating-phase-noise-from-the-d2-135/​|application note]].
  
  
ice/servo-opls.1469210839.txt.gz · Last modified: 2016/07/22 11:07 by Michael Radunsky