40m QIL Cryo_Lab CTN SUS_Lab TCS_Lab OMC_Lab CRIME_Lab FEA ENG_Labs OptContFac Mariner WBEEShop
  40m Log, Page 329 of 344  Not logged in ELOG logo
New entries since:Wed Dec 31 16:00:00 1969
    Reply  Thu May 5 03:05:37 2016, gautam, Update, endtable upgrade, ALS status update ALS_noiseSpec_5May2016_2.pdfCoherence_5May2016.pdfimage.jpeg
[ericQ, gautam]

Today we spent some time looking into the PDH situation at the X end. A summary of our findings.

There is something that I don't understand with regards to the modulation signal being sent to the laser PZT via the sum+HPF pomona
    Reply  Thu May 5 14:05:01 2016, rana, Update, endtable upgrade, ALS status update 
All seems very fishy. Its not good to put attenuators and filters in nilly-willy.

Once the post-PD bandpass has been designed and constructed, you should be able to use whatever PD gain setting gives you the best SNR.
There's no need to use more PD gain than necessary; it just reduces the PD bandwidth. What is the input referred current noise of the PD at the different
Entry  Wed Oct 9 22:58:34 2013, Manasa, Update, Green Locking, ALS stabilization ALS_XARM_OLTF.pdf
After Jenne and Masayuki told that they were not able to stabilize the ALS for either arms yesterday, I looked into things with the ALS servo.
I had trouble initially trying to even stabilize the loop for a few minutes. So I measured the OLTF of the phase tracker loop and the ALS X arm
servo. I changed phase tracker gain to 125 and that rendered UGF of 2KHz and phase margin of 45 degrees for the phase tracker loop.
Entry  Mon Mar 18 20:22:28 2019, gautam, Update, ALS, ALS stability test 
I'm running a test to see how stable the EX green lock is. For this purpose, I've left the slow temperature tuning servo on (there is a 100 count
limiter enabled, so nothing crazy should happen).
Entry  Thu Jul 31 01:08:54 2014, Koji, Update, LSC, ALS stability check postXGreenUpgradeCheckup.pdf
- ALS X/Y arm stability was checked by IR locked arms.
- Basically the stability looks same as before.
Q sez: here are some ALS ASDs (in Hz/rtHz). 
    Reply  Fri Feb 2 13:16:55 2018, gautam, Update, ALS, ALS signals whitening switching ALS_whitening_switching.pdfALS_whitening_switching_works.pdf
While setting up for this measurement, I noticed something odd with the whitening switching for the ALS channels. For the usual LSC channels, the whitening
is set up such that switching FM1 on the MEDM screen changes a BIO bit which then enables/disables the analog whitening stage. But this feature doesn't
seem to be working for the ALS channels - I terminated all 4 channels at the LSC rack, and measured the spectrum of the IN1 signals with DTT in the two
    Reply  Wed Jan 31 22:32:11 2018, gautam, Update, ALS, ALS signal chain + power budget FiberALS_PowerBudget.pdfpreampProposed.pdf

I do not have an answer to the question
"What is an appropriate gain for the IF amplifier stage in the D0902745 FET demod boards?", because of the following problems. 

    Reply  Thu Feb 1 15:31:12 2018, gautam, Update, ALS, ALS signal chain + power budget 

A reasonable level of RF beatnote power for operating
within the specs of the demod board is 17dBm arriving at the input to the power splitter just before the delay line.


    Reply  Wed Feb 7 10:16:26 2018, gautam, Update, ALS, ALS signal chain + power budget 
After emailing the technical team at Menlo, I have uploaded the more detailed information they have given me on our wiki.


The trouble is, I don't know what the transimpedance gain of the Fiber Beat PDs are. The datasheet suggests
    Reply  Tue Oct 1 17:14:53 2013, masayuki, Update, Green Locking, ALS servo filters modified OLTF.pdffilter_change.pdf
 [Manasa, Masayuki]
[revised at 10/1 pm 5:00]
Entry  Wed Jul 3 01:49:46 2013, Annalisa, Update, Green Locking, ALS servo configuration ALSALS_calibrated
[Koji, Annalisa, Manasa]
Today we worked on the ALS servo stabilization for the Y arm.
First step: find the beat note
    Reply  Wed Jul 3 03:06:29 2013, Annalisa, Update, Green Locking, ALS servo configuration 
I realized that I cannot open the attached plots. I'll fix them tomorrow.
    Reply  Sun Apr 27 21:30:59 2014, Koji, Update, LSC, ALS servo characterization ALSX_OLTF.pdfALSY_OLTF.pdf
The measured openloop TF of the ALS servo for each was characterized by a ZPK model.
The openloop TF can be modeled by:
1) Filter TF obtained from foton
Entry  Fri Sep 27 20:28:10 2013, manasa, Update, Green Locking, ALS servo OLTF.pdfphase_badget_xarm_ALS.pdf
[Masayuki, Manasa]
I. ALS servo loops
After fixing things with the phase tracking loop, we checked if things were good with the ALS servo loops.
Entry  Fri Jul 12 23:13:32 2013, manasa, Update, Green Locking, ALS sensor noise X_ALS_0712.pdfY_ALS_0712.pdf
[Annalisa, Koji, Manasa]

In order to improve the ALS stability we went ahead to check if we are limited by the sensor noise of ALS.
Entry  Thu Aug 15 18:54:54 2019, gautam, Update, ALS, ALS sensing noise due to IMC ALSsensingNoise.pdf

I came aross an interesting suggestion by Yutaro that KAGRA's low-frequency ALS
noise could be limited by the fact that the IMC comes between the point where the frequencies of the PSL and AUX lasers are sensed (i.e. the ALS beat note),
    Reply  Fri Aug 16 04:24:03 2019, rana, Update, ALS, ALS sensing noise due to IMC 
What about just use high gain feedback to MC2 below 20 Hz for the IMC lock? That would reduce the excess if this theory is correct.
Entry  Wed Sep 11 17:35:38 2013, Jenne, Update, LSC, ALS requirement ArmLinewidthComparison.pngLinewidthComparison.png
I have done a quickie look at Optickle to see how the linewidth of an arm cavity changes versus the configuration. 
To do this, I make different configurations, and do a sweep of ETMX.  For each configuration, I find the max peak value, and then find the
points that are at half that value.  The distance between them is the full width at half max.
Entry  Wed Aug 9 19:21:18 2017, gautam, Update, ALS, ALS recovery ALS_oolSpec.pdf

Between frequent MC1 excursions, I worked on ALS recovery today. Attachment #1 shows the out-of-loop ALS noise as of
today evening (taken with arms locked to IR) - I have yet to check loop shapes of the ALS servos, looks like there is some tuning to be done.
Entry  Tue Jan 9 21:38:00 2018, gautam, Update, ALS, ALS recovery GreenLockStability.pngALS_OLTFs_20180109.pdfALS_OLTF_data_20180109.tar.bz2

Aligned IFO to IR.

Ran dither alignment to maximize arm transmission.
Centered Oplev reflections onto their respective
QPDs for ITMs, ETMs and BS, as DC alignment reference. Also updated all the DC alignment save/restore files with current alignment. 

the first 5 bullets of elog13325. The AUX laser power monitor PD remains to be re-installed
    Reply  Mon Oct 24 11:39:13 2016, gautam, Update, General, ALS recovered ALSOutOfLoop20161024.pdfXendPDHOLTF20161024.pdf
I worked on recovering ALS today. Alignments had drifted sufficiently that I had to to the alignment on the PSL table onto the green beat PDs for both
arms. As things stand, both green (and IR) beats have been acquired, and the noise performance looks satisfactory (see Attachment #1), except that the
X beat noise above 100Hz looks slightly high. I measured the OLTF of the X end green PDH loop (after having maximized the arm transmission, dither alignment
Entry  Thu Jun 25 18:20:15 2015, ericq, Update, LSC, ALS reconstruction in progress 
I've been working on getting a working ALS up and running. Things are in a bit of a transient state right now; I'm off to softball and dinner,
and will resume work tonight. There will be a more detailed ELOG then, but here are some quick notes:

c1als has been gutted, phase trackers are working successfully in c1lsc frontend. All channel names remain the same. 
    Reply  Fri Jun 26 03:24:18 2015, ericq, Update, LSC, ALS reconstruction in progress 
Too sleepy to make full ELOG. Stay tuned. 

Two 25dB amplifiers (with fins!) are living in the top shelf on the PSL table, inputs currently grounded. I broke out the fused 24V power from
the AOM driver to power the two amps and the AOM driver. I used the POP55 and AS165 heliax cables to get their outputs to the LSC rack, through delay
    Reply  Mon Jun 29 12:28:45 2015, ericq, Update, LSC, ALS reconstruction in progress 
Turns out the reason that the BEATY signal wasn't working is that one of the two RF amplifiers (both of which are model ZHL-32A), isn't
amplifying. Voltage at the pins is fine, so maybe its just broken. When the ZHL-3As that Rana ordered arrive, I'll install those. 

Switching the working amplifier between the two channels, and using a Marconi driving -20dBm (the Y green beatnote amplitude), the phase tracker
    Reply  Mon Oct 28 23:20:11 2019, gautam, Update, ALS, ALS power budget 

IR ALS power budget

    Reply  Fri Oct 9 13:31:21 2015, ericq, Update, LSC, ALS plant shape xarm_plantTFs.pdf
To get a better look at how to do fast ALS, I took some "Plant TF" measurements of the X arm. 

Specifically, in single arm POX lock and the both Y TMs misaligned, I used the SR785 to inject into EXC B of the common mode board with the CM
fast output gain and IMC IN2 gain both at 0dB, and looked at the transfer function of that excitation into the analog ALSX I and AS55 Q out-of-loop signals.
    Reply  Fri Oct 9 14:50:18 2015, Koji, Update, LSC, ALS plant shape 
ALS is the comparison of the PSL laser freq vs the end laser freq that is locked to
the arm cavity resonant freq

On the other hand, the AS55 PDH is the comparison of the PSL laser freq after the IMC vs the
    Reply  Fri Oct 9 16:23:25 2015, ericq, Update, LSC, ALS plant shape 
Ah, I understand it now! Since the additive offset path keeps the post-cavity frequency TF flat, the pre-cavity frequency must grow above the cavity
pole, which is why ALS sees a zero. 

Ok, so this means we want to apply two lowpasses to the ALS signal for use as fast CARM control, if we want it to be capable of scalar blending
    Reply  Mon Aug 21 23:38:55 2017, gautam, Update, ALS, ALS out-of-loop noise ALS_21082017.pdf
I worked a little bit on the Y arm ALS today. 

Started by locking the Y arm to IR with POY, and then ran the dither alignment script to maximize Y arm transmission.
TRY DC monitor was around 0.16, whereas I have seen ~0.45 when we were doing DRFPMI locking.
So I went to the Y end table and tweaked the steering
    Reply  Thu Oct 3 13:54:25 2013, manasa, Update, Green Locking, ALS out-of loop noise ALS_outloop.pdf
We found the PDH servo gain for Y arm green was set at 2 (too low). The gain was set to 8.6 (based on earlier OLTF measurement elog
The ALS out-of loop noise was remeasured. We also measured the out-of loop noise of each arm while the other arm had no green (shutter closed).
    Reply  Fri May 2 19:03:13 2014, Jenne, Update, LSC, ALS out of loop spectra ALS_OutOfLoop2_2May2014.pdf
I have taken out of loop spectra for both arms, by looking at POX/POY while the arms were controlled with ALS.
To do this, I put the POY11 Q signal directly to the whitening board, which meant that I removed the cable coming from the common mode board. 
(Now that we're doing CM stuff again, I have put it back, so POY is still in the slightly weird "going through the CM slow path" situation). 
    Reply  Thu Aug 15 19:05:07 2013, manasa, Update, Green Locking, ALS out of loop noise ALS_OutLoop.pdf
Beat notes were recovered for both the arms.
I locked the arms to IR using PDH and measured the ALS out of loop noise at the phase tracker output.
The Y arm has the same 300Hz/rtHz rms. The X arm rms noise measures nearly the same as the Y arm in the 5-500Hz region (X arm has improved nearly
    Reply  Wed Mar 5 19:15:39 2014, Jenne, Summary, LSC, ALS offset moving script modified 


           - Step 3: Transition from ALS Common to 1/SQRT(TRX)+1/SQRT(TRY). Make sure that the calibration of TRX and TRY are matched.
    Reply  Tue Feb 18 18:52:08 2014, Jenne, Update, LSC, ALS not locking with LSC  ALSX_POXvsBeatnote.pdfALSY_POYvsBeatnote.pdfBeatNoteSpectra_ArmsLockedWithIR_28Feb2014.pdfALSvsLSC_LockingFilters.pdf
Koji mentioned to me (and elogged) that he was unsuccessful locking the ALS using the LSC servos.  He suggested I look into this.
So, rather than just looking at the transfer function between POX or POY and the green beatnotes at a single frequency, I did a whole transfer
function.  The point was to see if the TF is flat, and if we get any significant phase lag in the transfer from c1als to c1lsc.  (c1als is running
    Reply  Tue Feb 18 20:31:29 2014, Koji, Update, LSC, ALS not locking with LSC  
Hmm. Wierd. Can you look at the TFs between ETMX-EXC and the error signals so that we can identify which one has these structures.
    Reply  Tue Feb 18 23:27:14 2014, Jenne, Update, LSC, ALS not locking with LSC  ALSX_POXvsBeatnote_withEXCtfs.pdf
It looks like its somehow a discrepancy between the TFs of each error signal, because features are similar, and present, in both error signals.
Entry  Fri Apr 18 20:17:17 2014, Jenne, Update, LSC, ALS noisy ALS_1kHzRMSnoise.pdfALS_oolNoise.pdf
Last night, as well as tonight, the ALS seems not quite as robust as it was earlier in the week.
I have just taken noise spectra, and ALS is definitely more noisy than usual. 
These plots are with the arms held in CARM and DARM mode, with servo gains of 8. I was seeing the beginnings of gain peaking at a gain of 10, so
    Reply  Mon Nov 25 19:11:22 2019, gautam, Update, LSC, ALS noise re-look ALSnoise.pdf
I re-checked the ALS noise in the following configurations:

PRM is misaligned.
Michelson is not locked.
TRX/TRY is maintained at ~1.

Arm lengths
are controlled using POX/POY as a sensor, and the ETMs as actuators [orange traces in 
Entry  Thu Feb 27 22:45:40 2020, gautam, Update, ALS, ALS noise high ALSnoise.pdf
There was some UNELOGGED work at EX today. The DFD outputs were also hijacked for loss measurement. Unclear who the
culprit was, but there is now a broad noise bump centered around ~180 Hz in the ALS X noise curve, which certainly wasn't there yesterday.
Maybe let's keep the few working systems working, it is annoying to have to deal with these auxiliary issues every night. I'll push ahead with
    Reply  Wed Oct 7 16:56:23 2020, anchal, Summary, ALS, ALS noise budget update - Updated AUX PDH Loop values Extract_X_AUX_PDH_Model.zipALS_NoiseBudgetUpdate.pdf
AUX PDH Loop update

I used D1400293 to get the latest logged details about
the universal PDH box used to lock the green laser at X end. The uPDH_X_boost.fil file present there was used to obtain the control model for this box.
See attachment one for the code used. Since there is a variable gain stage in the box, I tuned the gain of the filter model F_AUX in ALS_controls.yml
    Reply  Thu Oct 8 11:59:52 2020, rana, Summary, ALS, ALS noise budget update - Updated AUX PDH Loop values 
For all the loops where we drive the NPRO PZT, there is some notch/resonance feature due to the PZT mechanical resonance. In the IMC loop this limits
the PZT/EOM crossove to be less than 25 kHz. I don't have a model for this, btu it should be included.

If you hunt through the elogs, people have measured the TF of ALS NPRO PZT to phase/frequency. Probably there's also a measured ALS PDH loop
    Reply  Fri Oct 9 18:32:14 2020, anchal, Summary, ALS, ALS noise budget update - Updated AUX PDH Loop values 
The only two PZT Phase modulation transfer function measurements I could find are 40m/15206
and 40m/12077. Both these measurements were made to find a good modulation frequency and do
not go below 50 kHz. So I don't think these will help us. We'll have to do a frequency transfer function measurement at lower frequencies.
    Reply  Wed Oct 14 17:03:55 2020, anchal, Summary, ALS, ALS noise budget update - Added whitening filter for ADC ALS_NoiseBudgetUpdate.pdf
Koji recommended that I can add whitening filters to suppress ADC noise easily. I added a filter before ADC in ALS loop with 4 zeros at 1.5 Hz and 4
poles at 100 Hz and added a reversed filter in the digital filter of ALS. This did not change the performance of the loop but significantly reduced the
contribution of ADC noise above 1 Hz. One can see ALS_controls.yaml
Entry  Sat Sep 19 23:59:22 2020, anchal, Summary, ALS, ALS noise budget update ALS_nb_ExtraPoles.pdfALS_controls.yamlALS_nb_Kiwamus_Values.pdfALS_controls_Kiwamus_Values.yamlALS_simulink_model.svg
Setting the record straight

I found out an error I did in copying some control model values from Kiwamu's matlab code.
On fixing those, we get a considerably reduced amount of total noise. However, there was still an unstable region around the unity gain frequency
because of a very small phase margin. Attachment 3 shows the noise budget, ALS open-loop transfer function, and AUX PDH open-loop transfer
    Reply  Sun Sep 20 23:12:13 2020, rana, Summary, ALS, ALS noise budget update 
I think the digital loop in the ALS budget is too optimistic. You have to include all the digital delays and anti-aliasing filters to get the real response.

aslo, I recommend grabbing some of the actual spectra from the in-lock times with nds and using the calibrated spectra as inputs to this mode.
Although we don't have good models of the stack, you can sort of infer it by using the calibrated seismometer data and the calibrated MC_F or MC_L
    Reply  Tue Sep 22 00:14:43 2020, anchal, Summary, ALS, ALS noise budget update ALS_NoiseBudgetUpdate.pdfALS_controls.yaml
This is not a reply to comments given to the last post; Still working on incorporating those suggestions.

Trying out a better filter from scratch

Rana suggested looking first at what needs to be suppressed and
then create a filter suited for the noise from scratch. So I discarded all earlier poles and zeros and just kept the resonant gains in the digital filter.
    Reply  Tue Sep 22 12:14:42 2020, rana, Summary, ALS, ALS noise budget update 
This ALS loop is not stable. Its one of those traps that comes from using only the Bode plot to estimate the loop stability. You have to also look at
the time domain response - you can look at my feedback lecture for the SURF students for some functions.
    Reply  Wed Sep 23 11:13:49 2020, anchal, Summary, ALS, ALS noise budget update ALS_NoiseBudgetUpdate.pdfALS_controls.yaml
Yes, that loop was unstable. I started using the time domain response to check for the stability of loops now. I have been able to improve the filter
slightly with more suppression below 20 Hz but still poor phase margin as before. This removes the lower frequency region bump due to seismic noise. The
RMS noise improved only slightly with the bump near UGF still the main contributor to the noise.
Entry  Fri Jan 9 14:13:02 2015, manasa, Update, General, ALS noise at ~30Hz ALSYoutLoop.pngLSC_TRY.png
Before starting to move things around the PSL table, I measured the ALS out of loop
noise for reference. The noise spectrum showed excess noise around
30Hz.  The traces in blue were taken before I went in and those in
    Reply  Mon Apr 21 22:53:16 2014, manasa, Update, LSC, ALS noise ALSX_FreeInLoop.jpgALSXY_inLoop.jpg


           Last night, as well as tonight, the ALS seems not quite as robust as it was earlier in the week.
ELOG V3.1.3-