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  Coating Ring-down Measurement Lab elog, Page 1 of 18  Not logged in ELOG logo
Entry  Thu Jul 28 13:58:48 2016, Alena, Gabriele, Clean, Daily Progress, The old chamber is now being cleaned and baked 20160728_092350.jpg
Cleaned the chamber in the washing machine at 40m and started 48 baking at 120 C
Entry  Tue Aug 16 11:53:30 2016, Alena, Gabriele, Clean, Daily Progress, Clean room progress 2016-08-16_10.25.05.jpg
Some progress on the cleam room: bar fixed to the wall, some more structure built, filters in place. We had to (literally) work around a corner of the
low ceiling that we haven't noticed before. More contruction will follow tomorrow. We also had to order some additional parts (more extrusions, brackets,
screws, etc...) 
Entry  Wed Aug 17 16:41:05 2016, Gabriele, Alena, Clean, Daily Progress, Clean room construction progress 2016-08-17_15.29.40.jpg2016-08-17_15.30.05.jpg
The clean room frame is built and secured to the floor and wall. Panels are being installed on the ceiling and back. Also, the optical table has been

Entry  Thu Aug 18 18:15:18 2016, Gabriele, Alena, Clean, Daily Progress, Clean room construction progress 2016-08-18_18.07.29.jpg2016-08-18_18.07.42.jpg
Ceiling, back and side panels are installed. The air filters have been cabled and connected to the power supply.

Entry  Thu Oct 20 14:38:24 2016, Gabriele, Clean, Daily Progress, Cleaning of S1600433 and S1600438 
Samples #433 (annealed and cleaned) and #438 (as received from Mark Optics) are now with GariLynn for deep cleaning.

Sample #438 was broken during annealing.
Entry  Mon May 13 18:37:47 2019, aaron, Clean, General, Clean room gear 
Mon May 13 18:37:37 2019

Entered CRIME lab to borrow 4x hair nets and face masks. Can you please advise
on what I should order for clean lab equipment? There are more options on techmart than I anticipated. We're in the process of increasing
    Reply  Mon May 20 10:35:45 2019, aaron, Clean, General, Clean room gear 

There is a buy list of approved clean room supplies posted here https://dcc.ligo.org/LIGO-E1300399. This list is used by designated people to
keep clean rooms supplies stock at each site including LIGO labs in Downs, 40m and the CRIME lab. Not sure what lab you are working in and what regulations
Entry  Fri May 6 14:20:43 2016, Gabriele, Electronics, Design, Design of optical lever electronics  qpd.PDFBreakout.PDF
For the optical levers we are going to use the same QPD that are used in aLIGO optical levers (see T1600085 and D1100290): Hamamatsu
    Reply  Sun May 8 13:35:04 2016, rana, Electronics, Design, Design of optical lever electronics  
Koji, Rich, and I recently came up with a new QPD design which is better for general lab use than the aLIGO ones (which have a high-noise preamp copied
from iLIGO). 

    Reply  Tue May 10 13:32:17 2016, Gabriele, Electronics, Design, Design of optical lever electronics  
After a very useful discussion with Rich this morning, I think the circuit based on aLIGO optical levers design should be good for our applications.

It uses a LT1125 as input stage, which has

(maximum) current noise of 1e-12 A/rHz @ 100 Hz and 0.4e-12 A/rHz @ 1 kHz
(maximum) voltage noise of 4e-9 V/rHz @ >100 Hz

Entry  Thu May 19 11:33:44 2016, Gabriele, Electronics, Design, Optical lever electronics design 
The circuit design sent out for fabrication is available in the DCC: D1600196
Entry  Thu May 26 02:51:27 2016, Gabriele, Electronics, Design, ESD design 
A preliminary design of the ESD board is available on the DCC: D1600214
Entry  Mon Jun 6 13:35:36 2016, Gabriele, Electronics, General, Components 2016-06-06_13.29.01.jpg
The PCBs for the QPD circuit and ADC interface are here and look ok. All electronics components are also here (except for the ADC connector which should
be ordered separately from Mouser, after confirming that the ADC we're going to use have the same cable as the one we use in the Crackling Noise experiment).
The QPD will be shipped on 06/17.
Entry  Fri Jun 10 13:44:06 2016, Gabriele, Electronics, Configuration, How to setup a workstation 
Instructions on how to setup a workstation are available here:


I'll copy them here and integrate once I got the C.Ri.Me. workstation up and running
Entry  Fri Jun 24 17:03:47 2016, Gabriele, Electronics, Daily Progress, QPD electronics 2016-06-24_16.31.48.jpg2016-06-24_16.31.52.jpg
Between yesterday and today I populated one QPD board (based on D1600196), and started testing it. The
transimpedance stages seems to work fine (they show about 5-6 V in ambient light). However the whitening stages show a large ~100 kHz oscillation. While
trying to fix it I probably burnt one of the output drivers.
    Reply  Tue Jun 28 10:17:28 2016, Gabriele, Electronics, Daily Progress, QPD electronics 
Transimpendance and whitening are working properly. I can't get useful signal out of the differential stages yet. I replaced the channel 1 DRV134
that was burnt (very hot when powered on). But the new one got hot too after powring on, so there might be something else wrong there. I'm also wondering
if it's ok to use an oscilloscope to look at the differential stage output. The scope will ground one of the two outputs: according to the DRV134 datasheet
Entry  Thu Jun 30 16:18:28 2016, Gabriele, Electronics, Daily Progress, QPD electronics is working 
Today I gave up trying to fix the first board I populated, and built a second one. The good news is that it's working as expected.

With 27.5 uW incident on each quadrant, I measure about 4.5 V, which is in line with the transimpedance of 200k, a responsivity of about 0.4
A/W and ad additional gain of two coming from the differential driver.
Entry  Thu Jun 30 17:23:54 2016, Gabriele, Electronics, Daily Progress, Cymac 2016-06-30_11.08.31.jpg
I got two new ADC and DAC boards from Rolf, with the correct PCIe interface. I installed them into the cymac and checked that the system could boot.
The cymac is now sitting in the rack. As requested by Jamie I installed Debian 8.5

Entry  Fri Jul 1 15:12:12 2016, Gabriele, Electronics, Daily Progress, QPD electronics noise qpd_noise.pngqpd_noise_m.png2016-07-01_15.12.44.jpg

I turned out that all the noise I was seeing in the QPD spectrum was due to ambient light. I covered the QPD with a box and switched off all
the light. As shown in the following plot the noise is lower.
Entry  Thu Jul 7 16:40:22 2016, Gabriele , Electronics, Daily Progress, QPD boxes 2016-07-07_15.55.06.jpg
To mitigate the issue of ambient light pulluting the QPD signal, I mounted the prototype into a custum built box. This helps a lot. My plan is to add
a short piece of black pipe in the front, to further shield from incident light.

The new box also provides a clean way to mount the QPD.
Entry  Fri Jul 8 16:49:11 2016, Gabriele, Electronics, Configuration, CyMAC  Screen_Shot_2016-07-08_at_4.38.16_PM.png
In the last days Jamie installed the patched kernel to run the real time system (RTS) on the new CyMAC. Today (with Jamie's remote advices) I managed
to get a IOP (input output process) model compiled and running. There is still no timing input (to be fixed at the beginning of the netx week, I'm
presently missing a connector which is on order).
Entry  Mon Jul 11 08:49:25 2016, Gabriele, Electronics, Configuration, Cymac RTS configuration 
I copy here parts of an email from Jamie with instructions on how to run the RTS on the cymac:

I had to change the site/ifo
to be "caltech/x3" to avoid EPICS
Entry  Tue Jul 12 17:19:07 2016, Gabriele, Electronics, Daily Progress, ADC and DAC cabling 2016-07-12_15.57.17.jpg2016-07-12_16.59.17.jpg2016-07-12_16.59.13.jpg
This afternoon I completed the assembly of the electronics boards to interface the ADC and DAC. The ADC is interfaced with a new custom board, which
accepts up to eight QPD inputs, the syncronization signal, and it's connected to the ADC:

    Reply  Thu Jul 14 15:30:48 2016, ericq, Electronics, Configuration, Cymac RTS configuration 
We played around a bit with the cymac, in efforts to make things better.

We disabled some more fancy-sounding options in the machine's BIOS
I created safe.snap files for the x3iop and x3tst models 

was created by booting the model while mashing the EPICS command to set the burt restore bit, and then saving the EPICS database to file via the SDF screen
Entry  Thu Jul 14 17:06:47 2016, Gabriele, Electronics, Configuration, Networking 
The laboratory workstation is coatings.ligo.caltech.edu

The RTS is cymac3.ligo.caltech.edu

I set up a ssh-mount of the /opt/rtcds/userapps folder in the workstation. I also created shared ssh keys for the controls user, so we can ssh
Entry  Fri Jul 15 16:05:07 2016, Gabriele, Electronics, Daily Progress, Electrostatic actuator installed 2016-07-15_15.02.29.jpg2016-07-15_15.02.56.jpg2016-07-15_15.03.03.jpg2016-07-15_15.03.09.jpg
Using the already installed high voltage feedthrough, I cabled one of the electrostatic actuators (1mm gap between electrodes) and installed it into
the chamber. One of the electrodes is connected to the feedthrough cenral pin, the other is grounded on the bottom of the chamber.

The electrostatic actuator is mounted at about 1 mm above the disk, see pictures.
Entry  Mon Jul 18 13:42:46 2016, Gabriele, Electronics, Characterization, QPD signal convention qpd.png.pngScreenshot-Untitled_Window.png
The QPD quadrants are wired accoridng to the following convention
Entry  Mon Jul 18 17:48:58 2016, Gabriele, Electronics, Configuration, Status of real time system and workstation 
[EricQ, Gabriele]

The real time system seems to be working properly, except for the excitations: we can't activate any excitation using awggui or diaggui

Eric rebuilt the workstation from scratch installing Debian 8.5. All CDS software seem to be working. We setup a ssh-key for ssh'ing into
Entry  Tue Jul 19 20:19:38 2016, Gabriele, Electronics, Configuration, Glitches are a digital artifact glitches.pngglitches.pngjump1.pngjump2.png
The glitches I saw in the data happens roughly every second, even though not exactly on the second. They are suddend jumps on the signal values
over one sample, so of clear digital origin

    Reply  Wed Jul 20 10:26:40 2016, Gabriele, Electronics, Configuration, Are glitches a digital artifact? 
Not so sure anymore...

those glitches do not happen at regular times
I tried to send a sinusoid into another ADC channel, and I couldn't see
any jump
using DTT and zooming into the jumps, they don't seem a clean one-sample jump anymore... There might be a bit of ringing before
Entry  Thu Jul 21 14:58:26 2016, Gabriele, Electronics, General, Glitches are of digital origin glitches_hene_table.pngglitch_hene_table_2.png
So here's the final proof that the glitches I see are digital:

There is a positive jump (of random size) every second, every time 0.45s after the beginning of the second. There is a negative jump
at a less constant time, but between 0.65s and 0.8s after the beginning of each second
I moved my whole setup to the crackle lab. This included:
Entry  Fri Jul 22 14:22:10 2016, Gabriele, Electronics, Configuration, Investigations on the signal jumps glithces.pngglitch2.png
[Rolf, Ben, Rich, Gabriele]

Rolf couldn't find any good explanation on the software side for the signals jumps. He investigated a bit the reason why IOP takes a long
execution time, without success. It's still mysterious why it ran with low time for a while.
Entry  Mon Jul 25 12:24:06 2016, Gabriele, Electronics, Configuration, More on the signal jumps no_glitches_on_cymac2_b.pngno_glitches_on_cymac2.png
Here are two more tests I did this morning

removed the DAC card from the cymac and the models, and restarted everything: signal jumps are still there
move the cymac2
from the crackling noise lab to the CRIME lab, ans set it up with all the same hardware I was using with the cymac3: there are no jumps, signals look perfect
Entry  Mon Jul 25 17:44:13 2016, Gabriele, Electronics, Characterization, High frequency noise budget qpd_noises.pngqpd_noise_budget.png
I measured the noise sources limiting the QPD sensitivity. Unfortunately, I had to do some MATLAB tricks to get rid of the glitches: basically I load
the data directly from the raw frames (NDS access to data is not working yet) and remove all jumps in the signals that happen in one single sample and
are larger than a manually tuned threshold. This is not perfect, but it's enough to give us a rough idea of the spectrum of the QPD signal. The following
    Reply  Tue Jul 26 11:45:03 2016, Gabriele, Electronics, Characterization, High frequency noise budget noise_budget.pngnoise_budget.pngnoise_budget_whitened.png
Just to confirm that my noise estimates make sense, here's a plot of the not-normalized QPD signal that gives the X motion (sum and difference of
all four quadrants):

Entry  Wed Jul 27 08:59:12 2016, Gabriele, Electronics, General, Pressure now in torr pressure.png
The old channel X3:CR1-PRESSURE_LOGTORR does not exist anymore. The new channel is now directly in torr and it is called X3:CR1-PRESSURE_TORR.

I had to write a C function to compute the 10^x operation, since it is not included in the RCG routines. Also it's not possible to include
library functions, so I had to write an ad-hoc function, which first compute the integer part of the exponent, and then approximate the fractional part
Entry  Wed Jul 27 10:19:36 2016, Gabriele, Electronics, Configuration, Last finding in the signal jump saga glitch_with_all_digital_signal.pngpmt_cymac3.pngpmt_cymac2.png
This plot shows a signal which is generated purely digitally inside a code that I was testing.

Jumps are present even in this case.

Entry  Thu Jul 28 17:15:22 2016, Gabriele, Electronics, Daily Progress, ADC/DAC interfaces upgrade 2016-07-28_17.02.46.jpg2016-07-28_17.03.11.jpg
Installed the ADC and DAC boards into a proper box. Also, swapped the temporary DAC board (with cale hack) with the final one. Schematics and PCB are
in the DCC: D1600196 and D1600301

The box is sitting on top of the cymac computer, on the back, since I don't have any long cable to connect the ADC. 
Entry  Mon Aug 1 16:56:57 2016, Gabriele, Electronics, Daily Progress, Populated four new QPD boards 
Today I populated four more QPD boards. All components are installed, except for the QPD themselves.
Entry  Tue Aug 2 15:58:12 2016, Gabriele, Electronics, Daily Progress, Six QPD functional and tested 2016-08-02_15.15.43.jpg
I finished populating the new four QPD boards, and fixed the first one I populated weeks ago. I tested all five new boards: the output of the transimpendance
respond correctly to the ambient light; the output of the whitening also respond correctly and has increased high frequency noise; the differential driver
stages are all functional and balanced.
Entry  Tue Aug 2 16:00:32 2016, Gabriele, Electronics, Characterization, More on the signal jumps out1.pngout2.pngout3.png
So I’m sending a 1.123 Hz sinusoid into the ADC, and generating 3.123
Hz sines and cosines in the model. Frequencies are reasonably incommensurable with one second.

The plots below shows all three signals. In the top panels, I just separate
Entry  Wed Aug 10 09:39:38 2016, Gabriele, Electronics, Daily Progress, Annuntio vobis gaudium magnum: habemus Cymac qpd_spectra.png
Yesterday I cloned the cymac2 disk and installed it into the cymac3.

Jamie tweaked a few things (I can't really give more details) and now cymac3 is up an running with the same software as cymac2.

I compiled and installed the CR1 model, to readout the QPD. No more jumps in the signals!
Entry  Thu Aug 11 09:10:01 2016, Gabriele, Electronics, Configuration, Real time model model1.pngmodel2.pngmain_medm.png
Compiled and installed an updated real time model. It acquires the four QPD segments, compute sum and differences, and normalize. I also added three
experimental peak tracking components, that will be used to track in real time the amplitude and frequency of the disk modes.

Entry  Thu Aug 11 10:59:39 2016, Gabriele, Electronics, Configuration, Quadrant calibration 
I cross checked the calibration of the sum channel with a  power meter. Now all quadnant signals X3:Q?_OUT and the sum signal X3:CR1-SUM_OUT are
correctly calibrated in microwatts.
Entry  Fri Aug 12 10:33:14 2016, Gabriele, Electronics, Configuration, Storage added to cymac3 
Installed two new 2TB disks into the cymac3. Also, the main disk has a 1TB partition with the operating system, so I created a new 1TB partition. I created
a logic volume that spans the three partitions, for a total of about 5TB. This partition is mounted in /mnt/data and linked to the /frames folder. Frames
are written to this new logic volume.
Entry  Sun Aug 14 11:40:29 2016, Gabriele, Electronics, Daily Progress, Some python code  noise.pngnoise_multi_band.pngpeak.png
Today I wrote some auxiliary functions that will be useful for the measurement system:

noise.py: set of functions to generate band-limited noise (using inverse FFT) and multiple band noise. Using the awg python interface
I can also start and stop the noise injection. Some examples of the result:
Entry  Sun Aug 14 18:13:52 2016, Gabriele, Electronics, Daily Progress, Progress on the user interface crime1.pngcrime2.png
Some progress on writing the user interface:

Now the user can open a file that defines the nominal mode frequencies (from COMSOL simulations) and select which modes to search for:
Entry  Tue Aug 16 11:57:03 2016, Gabriele, Electronics, Configuration, Fixed cymac3 network and time issue 
The cymac3 internal clock was off by about 10 seconds. When I tried to start the NTP service, I found out that the cymac3 couldn't reach any external
server. It turned out that the gateway in /etc/network/interfaces was set to the wrong address. I fixed it and rebooted. Now NTP is working and the
time is correct.
Entry  Thu Sep 22 15:00:49 2016, Gabriele, Electronics, Configuration, Epics values now saved to frames 
I was looking at some past trend data and discovered that EPICS values were not written to the frames. I added the following two lines to /opt/rtcds/tst/x3/target/fb/master
to fix this:

    Reply  Fri Sep 23 08:33:39 2016, Gabriele, Electronics, Configuration, Epics values now saved to frames 
Now EPICS values are saved to frames, but they are all zero! I noticed that we always had the same problems with the cymac2 too.

So for the moment being I set up daqd to save X_NORM_IN1 and Y_NORM_IN1 at 32 Hz. In this way I can monitor the QPD centering.

ELOG V3.1.3-