40m QIL Cryo_Lab CTN SUS_Lab TCS_Lab OMC_Lab CRIME_Lab FEA ENG_Labs OptContFac Mariner WBEEShop
  40m Log, Page 330 of 341  Not logged in ELOG logo
    Reply  Thu Jan 25 13:18:41 2018, gautam, Update, ALS, Fiber ALS assay preampProposed.pdf
I was looking at this a little more closely. As I understand it, the purpose of the audio differential IF amplifier is:


To provide desired amplification at DC-audio frequencies
To low pass the 2f component of the mixer output


Attachment
#1 shows, the changes to the TF of this stage as a result of changing R19->50ohm, R17->500ohm. For the ALS application, we expect the beat signal
    Reply  Thu Jan 25 23:59:14 2018, gautam, Update, ALS, Fiber ALS assay 
I tried to couple the PSL pickoff into the fiber today for several hours, but got nowhere really, achieved a maximum coupling efficiency of ~10%. TBC
tomorrow... Work done yesterday and today:


I changed the collimator from the fixed focal length but adjustable lens position CFC-2X-C to the truly fixed F220-APC-1064 recommended
    Reply  Fri Jan 26 20:03:09 2018, gautam, Update, ALS, Fiber ALS assay 
I think part of the problem was that the rejected beam from the PBS was not really very Gaussian - looking at the spot on the beam profiler, I saw at
least 3 local maxima in the intensity profile. So I'm now switching strategies to use a leakage beam from one of the PMC input steering optics- this
isn't ideal as it already has the PMC modulation sideband on it, and this field won't be attenuated by the PMC transmission - but at least we can
    Reply  Wed Jan 31 15:45:22 2018, gautam, Update, ALS, Fiber ALS assay IMG_6875.JPG
Attachment #1 shows the current situation of the PSL table IR pickoff. It isn't the greatest photo but it's hard to get a good one of this setup. Now there is no need to open the Green PSL shutter for there to be an IR beat note.


The key to improving the mode-matching was to abandon my "measurements" of the input mode and the mode from the collimator.
The
    Reply  Wed Jan 31 16:29:42 2018, gautam, Update, ALS, Modulation depths PMCmodDepth.pdfXPDH.pdf
I used the Beat Mouth to make a quick
measurement of the PMC and EX modulation depths. They are, respectively, 60mrad
and 90mrad. See Attachments #1 and
    Reply  Wed Jan 31 16:33:53 2018, gautam, Update, ALS, ALS electronics at LSC rack 
[steve, gautam]

We installed some rails to mount
the 2U chassis containing ~100m of delay line cabling, and the 1U chassis containing
    Reply  Wed Jan 31 22:32:11 2018, gautam, Update, ALS, ALS signal chain + power budget FiberALS_PowerBudget.pdfpreampProposed.pdf
Summary:

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. 

Deatils:
    Reply  Thu Feb 1 01:24:56 2018, gautam, Update, ALS, D0902745 revamp underway PSLinterlock.png
I effected the change to the Audio IF preamp stage on channels 3 and 4 (Xarm and Yarm respectively) using the resistors Steve ordered (the ones Rana
ordered don't have any labeling on them, and I couldn't tell the 50ohm and 500ohm ones apart except
by looking at the label on the ziplock bag they came in
    Reply  Thu Feb 1 15:31:12 2018, gautam, Update, ALS, ALS signal chain + power budget 
Summary:

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.

Details:

Stuff
    Reply  Fri Feb 2 00:26:34 2018, gautam, Update, ALS, D0902745 revamp underway 
I saw some interesting behaviour of the Audio IF amplifier stage on the demod board today, by accident. I was testing the board for I/Q orthogonality
and gain balance, when I noticed a large gain imbalance between the I and Q channels for both Board #3 and #4, which are the ones we use for the IR ALS
demodulation. This puzzled me for some time, but then I realized that I had only reduced the gain of this stage from x100 to x10 for the I channel, and
    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  Mon Feb 5 14:11:01 2018, gautam, Update, ALS, Huge harmonics in ALS channels ALSpowerlineHarmonics.pdf2A1B3AC4-4059-416A-AD88-8AB0431D7A55.jpeg
I've been trying to setup for the THD measuremetn at the LSC rack for a couple of days now, but am plagued by a problem summarized in Attachment
#1: there are huge harmonics present in the channel when I hook up the input to the whitening board D990694 to the output of a spare DAC
channel at the LSC rack. Attachment #2 summarizes my setup. I've done the following checks in trying to debug this problem,
    Reply  Mon Feb 5 22:57:28 2018, gautam, Update, ALS, Huge harmonics in ALS channels 
Did some quick additional checks to figure out what's going on here.


The SOS/dewhite board for which I didn't have a DCC number is D000316.
It has a single ended output.
I confirmed that the origin of this noise has to do with the ground of the aforementioned D000316 - as mentioned
    Reply  Tue Feb 6 11:13:26 2018, gautam, Update, ALS, Possible source of ground loop identified A68AF89C-E8A9-416D-BBD2-A1AD0A51E0B5.jpeg
I think I've narrowed down the source of this ground loop. It originates from the fact that the DAC from which the signals for this board are derived sits in an expansion chassis in 1Y3
    Reply  Tue Feb 6 22:55:51 2018, gautam, Update, ALS, Possible source of ground loop identified 
[koji, gautam]

We discussed possible solutions to this ground loop problem. Here's what we came up with:


Option #1 - Configure the DAC card to receive a ground voltage reference from the same source as that which defines the LSC rack ground.
Option
    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.




Quote:



The trouble is, I don't know what the transimpedance gain of the Fiber Beat PDs are. The datasheet suggests
    Reply  Wed Feb 7 15:51:15 2018, gautam, Update, ALS, D0902745 revamp complete 6613CD37-5014-44AE-B1FE-6F6A8137DF62.jpeg
Summary of my tests of the demod boards, post gain modification:


DC tests (supply voltage, DC offsets at I and Q outputs, power LEDs etc)
RF tests

Back panel RF and LO power
level monitor calibration
Coupling factor from RFinput to RFmon channel
Conversion loss as a function of demodulated beat frequency
Orthogonality
    Reply  Thu Feb 8 00:33:20 2018, gautam, Update, ALS, D990694 characterization / THD measurement plan D990694THD_trial.pdf
I decided to try doing the THD measurement with a function generator. Did some quick trials tonight to verify that the measurement plan works. Note that for the test, I turned off the z=15,p=150 whitening filter
- I'm driving a signal at ~100Hz and should have plenty of oomph to be seen above ADC noise.
    Reply  Thu Feb 8 01:27:16 2018, Koji, Update, ALS, D990694 characterization / THD measurement plan 
> So my question is - should we just
cut the PCB trace and add this series resistance for the 4 ALS signal channels, and THEN measure the THD? 

 
    Reply  Thu Feb 8 12:00:09 2018, gautam, Update, ALS, D990694 is NOT differential receiving 
Correcting a mistake in my earlier
elog: the D990694 is NOT differential receiving, it is single ended receiving via the front panel
SMA connectors. The aLIGO version of the whitening board, D1001530
    Reply  Thu Feb 8 13:13:14 2018, gautam, Update, ALS, D990694 pulled out IMG_5131.JPGIMG_5133.JPGD990694-B_cuttingPlan.pdf
After labeling all cables, I pulled out one of the D990694s in the LSC rack (the one used for the ALS X signals, it is Rev-B1, S/N 118 according to the
sticker on it).

Took some photos before cutting anything. Attachments #1-3 are my cutting plans (shown for 1 channel, plan is to do it for both ALS channels
    Reply  Thu Feb 8 18:10:36 2018, gautam, Update, ALS, D990694 pulled out 
This is proving much more challenging than I thought - while Cut #1 was easy to identify and execute, my initial plan for Cut #2 seems to not have isolated
the input of the second opamp (as judged by DMM continuity). Koji pointed out that this is actually not a robust test, as the switches are in an undefined
state while I am doing these tests with the board unpowered. It seems rather complicated to do a test with the board powered out here in the office area
    Reply  Fri Feb 9 13:37:44 2018, gautam, Update, ALS, THD measurement trial THD_trial.pdf
I quickly put together some code that calculates the THD from CDS data and generates a plot (see e.g. Attachment #1).

Algorithm is:


Get data (for now, offile file, but can be readily adapted to download data live or from NDS).
Compute power spectrum using
Entry  Fri Feb 16 01:09:55 2018, gautam, Update, ALS, EX green locking duty cycle GreenLock8hrs.png
I have been puzzled as to why the duty cycle of the EX green locks are much less
than that of the EY NPRO. If anything, the PDH loop has higher bandwidth and comparable stability margins at the X end
than at the Y end. I hypothesize that this is because the EX laser (Innolight 1W Mephisto) has actuation PZT coefficient 1MHz/V, while the EY laser (Lightwave
    Reply  Fri Feb 16 01:34:40 2018, gautam, Update, ALS, D0902745 in-situ testing BeatMouthX_20180216.pdfIMG_5134.JPG
Having implemented the changes to the audio amplifier stage, I re-installed this unit at the LSC rack, and did some testing. The motivation was to determine the shape of the ALS error signal spectrum, so that I can design a whitening
preamp accordingly. Attachment #1
    Reply  Tue Feb 20 23:08:27 2018, gautam, Update, ALS, D0902745 in-situ testing BeatMouthX_20180220_diffOut.pdf
Attachment #1 shows the ALS noise measurement today. Main differences from the spectrum posted last week is that


I have tried to align the input polarization
axis (p-pol) to the fast axis of the fiber, and believe I have done it to ~75dB.
Steve and I installed some 
    Reply  Thu Feb 22 00:09:11 2018, gautam, Update, ALS, D0902745 in-situ testing daughterBoard_TF.pdfdaughterBoard_noise.pdfIMG_6906.JPG
I thought a little bit about the design of the preamp we want for the demodulated ALS signals today. The requirements are:


DC gain that doesn't cause ADC saturation.
Audio frequency gain that allows the measured beat signal spectrum
    Reply  Sun Feb 25 00:03:12 2018, gautam, Update, ALS, Daughter board prototyping schematic.pdfdaughterBoard_TF.pdfdaughterBoard_noise.pdfTEK00000.PNGdaughterBoard_noise.pdf
Using one of the prototype PCB
boards given to me by Johannes, I put together v1 of this board and tested it. 

Attachment #1 - Schematic with stages grouped by function and labelled. 
    Reply  Mon Feb 26 20:55:56 2018, rana, Update, ALS, Daughter board prototyping 
Looks good.

* for bypass type applications, you don't have to use Wima caps (which are bigger and more expensive). You can just use any old ceramic
SMD cap.
    Reply  Tue Feb 27 21:10:45 2018, gautam, Update, ALS, Daughter board testing IMG_6912.JPGIMG_6913.JPGIMG_6914.JPG
I thought a little bit about the next steps in testing the daughter board. The idea is to install this into the existing 1U chassis and tap the differential
output from the FET Mixers as inputs to the daughter board. Looking at the D0902745
schematic, I think the best way to do this is to simply remove L3, L4, C10, C11, C15 and C16. I will then use the pads for L3 and L4 to pipe the differential
    Reply  Wed Feb 28 19:13:25 2018, gautam, Update, ALS, ADC test for differential receiving in c1lsc c1lsc_ADCtest.png
[koji, gautam]

we did a bunch of tests to figure out the feasibility of the plan I outlined last night. Bottom line is: we appear to have a working 64 channel ADC (but
    Reply  Fri Mar 2 01:45:06 2018, gautam, Update, ALS, new look ALS electronics IMG_6916.JPG
I spent today making another daughter board (so that we can use the new scheme for I and Q for one arm), testing it (i.e. measuring noise and TF and
comparing to LISO model), and arranging all of this inside the 1U demod chassis. To accommodate everything inside, I decided to remove the 2 unused demod
units from inside the box. I then drilled a few holes, installed the daughter boards on some standoffs, removed the capacitors and inductors as I outlined
    Reply  Mon Mar 5 17:27:34 2018, gautam, Update, ALS, new look ALS electronics - characterization BeatMouthX_20180305_diffOut.pdf
I did a quick test of the noise of the new ALS electronics with the X arm ALS. Attachment #1 shows the results - but something looks off in the measurement,
especially the "LO driven, RF terminated" trace. I will have to defer further testing to tomorrow. Of course the real test is to digitize these
signals and look at the spectrum of the phase tracker output, but I wanted a voltage noise comparison first. Also, note that I have NOT undone the
    Reply  Thu Mar 8 00:40:25 2018, gautam, Update, ALS, new look ALS electronics - characterization BeatMouthX_20180305_diffOut.pdf
I am almost ready for a digital test of the new ALS electronics. Today, Koji and I spent some time tapping new +/-24VDC DIN terminal blocks at the LSC
rack to facilitate the installation of the 1U differential receiving AA chassis (separate elog entry). The missing piece of the puzzle now is the timing
adapter card. I opted against trying a test tonight as I am having some trouble bringing c1lsc back online.
    Reply  Thu Mar 8 19:38:37 2018, gautam, Update, ALS, digital unwhitening of daughter board TFfit.pdf
I made a LISO fit of the measured TF of the daughter board, so that I can digitally invert the daughter board whitening. Results attached. (Inverse)
Filters have been uploaded to the ALS X Foton filter banks.
    Reply  Thu Mar 8 23:50:27 2018, gautam, Update, ALS, First look at new ALS electronics BeatMouth_OOL.pdf

Locked single arms, dither aligned, and saved offsets to EPICS (slow) sliders in anticipation of having to reboot all vertex FEs.
Shutdown
ETMY watchdog, stopped all models on c1iscey, and shutdown that frontend.
Walked down to Y-end, powered of c1iscey expansion chassis, and removed
the ADC adaptor card.
Stopped all models on c1lsc. Shutdown watchdog on all optics in anticipation of c1sus model failing. Shutdown the c1lsc
    Reply  Fri Mar 9 01:07:01 2018, gautam, Update, ALS, First look at new ALS electronics ALS_vs_POXnoise.pdf
[koji, gautam]

I was going to head out but then it occurred to me that I could do another simple test, which is to try and lock the X arm on ALS error signal
(i.e. actuate on MC length to keep the beat between EX laser and PSL fixed, while the EX frequency is following the Xarm length). Comparing the in loop
    Reply  Mon Mar 12 22:08:31 2018, gautam, Update, ALS, Noisy POX NoisyPOX_20180312.pdf
[kevin, gautam]

we tested my noisy POX hypothesis tonight. By locking the single arm with POX, the arm length is forced to follow PSL frequency, which is itself
slaved to IMC length. From Attachment #1, there is no coherence between the arm control signal and MC_F. This suggests to me that the excess noise I am
    Reply  Mon Mar 12 23:57:31 2018, gautam, Update, ALS, Noisy POX NoisyPOXandPOY_20180312.pdfnoisyPOX_Jan2018.pdf
[kevin, gautam]

Kevin suggested I shouldn't be so lazy and test the POY spectrum as well. So we moved the timing card back to c1iscey, went through the usual
dance of vertex machine reboots, and then got both single arm locks going. Attached spectrum shows that both POX and POY are noisy. I'm not sure what
    Reply  Mon Mar 19 15:02:29 2018, gautam, Update, ALS, Noisy MC sensing 
The working hypothesis, since the excess noise in single arm locks is coherent between both arms, the excess sensing noise is frequency noise in the
IMC locking loop (sensing because it doesn't show up in MC_F). I've started investigating the IMC sensing chain, starting with the power levels
of the RF modulation source. Recall that we had changed the way the 29.5MHz signal was sent to the EOM and demod electronics in
    Reply  Thu Apr 12 18:12:49 2018, gautam, Update, ALS, NPRO channels hijacked IR_ALS_20180412.pdfBeatMouthDrift.pngETMX_20180416.jpg
Summary:


Today, the measured IR ALS noise for the X arm was dramatically improved. The
main change was that I improved the alignment of the PSL pickoff beam into its fiber coupler.
The noise level was non-stationary, leading me
to suspect power modulation of the RF beat amplitude.
I am now measuring the stability of the power in the two polarizations coming from EX
    Reply  Fri Apr 13 11:02:41 2018, gautam, Update, ALS, EX fiber polarization drift EX_pol_drift.png
Attachment #1 shows the drift
of the polarization content of the light from EX entering the BeatMouth. Seems rather large (~10%). I'm going to tweak the X end fiber coupling setup
a bit to see if this can be improved. This performance is also a good benchmark to compare the PSL IR light polarization drift. I am going to ask Steve
Entry  Fri Apr 13 16:59:12 2018, gautam, Update, ALS, EX green mode-matching 
THIS CALCULATION IS
WRONG FOR THE OVERCOUPLED CAV.

Summary:
    Reply  Fri Apr 13 17:56:26 2018, gautam, Update, ALS, Fibers switched out 
I swapped the EX fiber for the PSL fiber in the polarization monitoring setup. There is a lot more power in this fiber, and one of the PDs was saturated.
I should really have put a PBS to cut the power, but I opted for putting an absorptive ND1.0 filter on the PD instead for this test. I want to monitor
the stability in this beam and compare it to the EX beam's polarization wandering.
    Reply  Sat Apr 14 14:42:09 2018, gautam, Update, ALS, Fibers switched out PSLdrift.png
It looks like the drift in polarization content in the PSL pickoff is actually much higher than that in the EX pickoff. Note that to prevent the P-pol
diode from saturating, I put an ND filter in front of the PD, so the Y axis actually has to be multiplied by 10 to compare power in S and P polarizations.
If this drift is because of the input (linear) polarization being poorly matched to one of the fiber's special axes, then we can improve the situation
    Reply  Tue Apr 17 14:08:29 2018, gautam, Update, ALS, Fibers switched out PSL_fluctuations.png
A follow-up on the discussion from today's lunch meeting - Rana pointed out that rotation of the fiber in the mount by ~5degrees cannot account for
such large power fluctuations. Here is a 3 day trend from my polarization monitoring setup. Assuming the output fiber coupler rotates in its mount by 5
degrees, and assuming the input light is aligned to one of the fiber's special axes, then we expect <1% fluctuation in the power. But the attached
    Reply  Fri Apr 20 00:26:34 2018, gautam, Update, ALS, Fibers switched out 
Summary:

I think the dominant cause for the fact
that we were seeing huge swing in the power coupled into the fiber was that the beam being sent in was in fact not linearly polarized,
    Reply  Sat Apr 21 20:25:12 2018, gautam, Update, ALS, PSL fiber pickoff status PSL-beatMouthPickoff.png
Seems like there is still a bit of variation in the power in the two polarizations, though it is much smaller now, at the ~5% level (see Attachment #1).
Since the pattern is repeating itself over the day timescale, I think this effect is not because of rotation of the output coupler in the mount, but is
in fact a temperature driven waveplate effect because of imperfect alignment at the input coupler (which itself is locked down). I'm going to rotate
Entry  Tue Apr 24 11:31:59 2018, gautam, Configuration, ALS, Proposed changes to EX fiber coupling EX_fiber_MM.pdfEX_fiber_changes.png
Motivation: I want to make another
measurement of the out-of-loop ALS beat noise, with improved MM into both the PSL and EX fibers and also better polarization control. For this, I
want to make a few changes at the EX table. 
    Reply  Tue Apr 24 18:54:15 2018, gautam, Configuration, ALS, Proposed changes to EX fiber coupling 
I started working on the EX table. Work is ongoing so I will finish this up later in the evening, but in case anyone is wondering why there is no green
light...


EX laser shutter was closed.
Disconnected EX input to the beat mouth at the PSL table in order to avoid accidentally frying
ELOG V3.1.3-