40m QIL Cryo_Lab CTN SUS_Lab TCS_Lab OMC_Lab CRIME_Lab FEA ENG_Labs OptContFac Mariner WBEEShop
  PSL, Page 3 of 29  Not logged in ELOG logo
Entry  Mon May 17 21:32:35 2010, Tara Chalermsongsak, Laser, Laser, PMC alignment 
I'm trying to align the PMC.  The transducer is connected to the PMC servo card's HV out.
HV in is driven by a function generator with triangular function. The output signal looks weird. It is not a nice triangular form, it's more like
a u shape waveform connecting to each others with a plateau on top.
    Reply  Tue May 18 15:21:12 2010, Tara Chalermsongsak, Laser, Laser, PMC alignment 

Entry  Wed May 19 00:18:45 2010, Tara Chalermsongsak, Laser, Laser, PMC alignment D980352-B.pdf
After checking the PMC servo card,
ramp signal goes to ext DC 
HV in is applied properly,
Entry  Thu May 20 21:50:35 2010, tarac, Laser, Laser, PMC is almost ready to be locked 
 We still need two SMA cables. One connects between 21.5Mhz EOM and PMC servo card, another one connects between PMC PD and the servo card.
The 21.5 and 35.5 local oscillator were in the wrong slots, we fixed them.
The 21.5 MHz  photo diode that detects the reflected beam from PMC saturates at 15 mW.
    Reply  Mon May 24 09:56:19 2010, rana, Laser, PMC, PMC is almost ready to be locked 
You should make sure not to blow up the PMC PD: i.e. the total power on the PD out of lock should be less than 100 mW. The beam size on
the PD should also be ~0.5 mm diameter with the actual beam waist being more like 0.3 mm dia.
PD should also be tilted by ~30 deg from normal incidence and the reflection dumped. Its OK if the RF output saturates somewhat at the peak of
       Reply  Mon May 24 19:30:15 2010, rana, Laser, PMC, PMC is almost ready to be locked 

            You should make sure not to blow up the PMC PD: i.e. the total power on the PD out of lock should be less
Entry  Mon May 24 19:40:12 2010, tarac, Laser, Laser, Ref Cav prealignment 
Dear elog
  I don't know why I can't lock the PMC. After changing the 21.5 MHz card because of the loosen SMA connector, the 21.5 MHz EOM is
Entry  Tue May 25 17:01:57 2010, tarac, Laser, Laser, PMC cavity is locked 
      After adding another 1/2 plate to have P wave into the cavity, I can lock the PMC cavity. It's been 30 minutes
so far.
There is only one transmitted beam now (there were two when I used S wave.) 
Entry  Wed May 26 21:11:00 2010, tarac, Laser, Laser, progress on PSL setup  
I add the broad band EOM in the beam path. After adjusting the periscope, I can steer the beam into the RefCav and see the reflected light. It's
not aligned yet.
Entry  Thu May 27 11:18:51 2010, tarac, Laser, Laser, Schematic for FSS servo and Lightwave 126 1064 100mW D980536-D.pdfnpro125126_ds_cl_ae_020606-1.pdf
This is the schematic of PSL fss servo.
I have to make sure that the modulation voltage will not exceed the controller's limit (0-100V.)
Entry  Thu May 27 18:20:42 2010, tarac, Laser, Laser, Aligning RefCav 
I switched the cable from the 10W controller to the original controller for 100 mW laser. It is working well now, the cables are tied properly.
For now, I don't need to use the FSS servo card to scan the laser frequency.
I'm using a function generator for fast channel (PZT), and a voltage calibrator for slow channel (thermal control.)
Entry  Fri May 28 20:46:14 2010, tarac, Laser, Laser, Progress on PSL: Aligning RefCav 
 Since the frequency of the laser going into RefCav is determined by PMC ,I decided to temporarily remove the PMC for now, so I can scan the laser
frequency while aligning RefCav.
It might not be a good idea since the PMC might alter the beam path a little bit, but I just want to align the cavity first.
    Reply  Sat May 29 12:01:17 2010, Frank, Laser, Laser, Progress on PSL: Aligning RefCav 

             Since the frequency of the laser going into RefCav is determined by PMC ,I decided to temporarily remove the
Entry  Sun May 30 22:49:28 2010, tarac, Laser, Laser, RefCav is locked Photo_36.jpg
I see TEM00 transmitted beam out of RefCav. I think I have to fine tune the FSS gain a bit more becasue the spot still oscillates a bit.
The left monitor shows the spot from  PMC. The right monitor shows the spot from RefCav. it looks distorted becasue of the filter.
    Reply  Tue Jun 1 07:39:47 2010, Frank, Laser, Laser, RefCav is locked 

            I see TEM00 transmitted beam out of RefCav. I think I have to fine tune the FSS gain a bit more becasue the spot
Entry  Tue Jun 1 14:16:00 2010, tarac, Laser, Laser, PSL setup: next step 
This is the schematic for PSL setup.
At this point, Pre Mode Cleaner (PMC) and Reference Cavity (RefCav) are locked. The rest will be locking Analyzer Cavity (ACav) and setting up
Entry  Tue Jun 1 19:26:41 2010, tarac, Laser, Laser, A mirror gets into the insulation's border Photo_37.jpg
I'm aligning the AOM. The R=0.5m mirror's position crosses the insulation border by 1.5" (see attached picture.) The black line on the table shows
the border of the insulator. The mirror is on a translational stage.
I'm thinking of 2 choices to solve this,
Entry  Thu Jun 3 23:55:38 2010, tarac, Laser, Laser, Aligning AOM 2: the Return of the Beam Photo_38.jpg
I'm aligning double pass AOM. After maximizing the power of the 1st order of the transmitted beam, I place the R=0.3m
mirror to reflect the beam  back to the AOM. 
The mirror is mounted on a translational stage for a fine adjustment. 
Entry  Fri Jun 4 22:10:24 2010, tarac, Laser, Laser, progress on PSL setup 
The maximum power after AOM double pass is 37%, worse than the expected 50% efficiency, but it should be enough.
The good news is, a new mode matching (RefCav and ACav) is calculated, and all positions for the lenses are clear.
    Reply  Fri Jun 4 22:48:24 2010, rana, Laser, Laser, progress on PSL setup 

            I'll put the lenses in their places and try to lock RefCav again.
Entry  Thu Jun 3 00:52:37 2010, tarac, Laser, Laser, Aligning AOM 97-02848-01r0.pdf
 I'm aligning the AOM and maximizing the diffracted beam's power by positioning the AOM and adjusting the beam size by moving the lens.
For single pass, the maximum efficiency I could get is only ~60%,
so for double pass, the power will be down to 36%, but for now I'll settle with this number.
    Reply  Thu Jun 3 08:42:44 2010, Frank, Laser, Laser, Aligning AOM AOM3080-194.JPG

             I'm aligning the AOM and maximizing the diffracted beam's power by positioning the AOM and adjusting the beam
       Reply  Thu Jun 3 14:47:58 2010, Frank, Laser, Laser, Aligning AOM 

          Reply  Thu Jun 3 15:45:39 2010, Frank, Laser, Laser, Aligning AOM 

             Reply  Thu Jun 3 22:00:21 2010, Frank, Laser, Laser, Aligning AOM 

                Reply  Fri Jun 4 00:03:17 2010, Jenne, Computing, Environment, Spam 

                   Reply  Sat Jun 5 16:17:05 2010, Koji, Computing, Environment, Spam 
There is a trick to put a message on top. 
1. Change "Encoding" below editing box from HTML to plain ot ELCode
2. Put something "aaaa"
Entry  Sun Jun 6 23:01:58 2010, tarac, Laser, Laser, RefCav is almost locked 
When I try to lock the cavity, it's not very stable yet. The transmitted power fluctuates alot.
 I try changing the gains, but still could not stabilize the lock 
Entry  Mon Jun 7 19:24:04 2010, tarac, Laser, Laser, RefCav is locked 
RefCav is locked , the beam is more stable than
yesterday setup. I'll write down the values of the setting for a quick reference.
I'm not sure what universal names for all these channels are. I just explain them in more details for my future
    Reply  Tue Jun 8 03:16:21 2010, Frank, Laser, Laser, RefCav is locked 
nice  good job!
you can get the names for the channels if you click on the corresponding object (slider, button, textbox, ...) using the center mouse button. You
will get a green on black box containing the full channel
Entry  Tue Jun 8 20:16:21 2010, tarac, Laser, Laser, scanning ACav aom_eff.png
Now I'm working on aligning the beam into ACav. I got the reflected light on the PD, and I'll scan the cavity soon.
My plan on connecting
the servo:
    Reply  Wed Jun 9 03:55:40 2010, Frank, Laser, Laser, scanning ACav 
There is no attenuator connected to the AOM. The device on the AOM (the white attenuator looking like thing) is a DC-blocker which protects the AOM. The high-power attenuators which have to be used to attenuate the high
RF power in order to measure it are the black, radial heatsinked parts.
    Reply  Wed Jun 9 03:55:41 2010, Frank, Laser, Laser, scanning ACav 
There is no attenuator connected to the AOM. The device on the AOM (the white attenuator looking like thing) is a DC-blocker which protects the AOM. The high-power attenuators which have to be used to attenuate the high
RF power in order to measure it are the black, radial heatsinked parts.
    Reply  Wed Jun 9 03:55:41 2010, Frank, Laser, Laser, scanning ACav 
There is no attenuator connected to the AOM. The device on the AOM (the white attenuator looking like thing) is a DC-blocker which protects the AOM. The high-power attenuators which have to be used to attenuate the high
RF power in order to measure it are the black, radial heatsinked parts.
Entry  Thu Jun 10 00:21:15 2010, tarac, Laser, Laser, scanning ACav Photo_42.jpg
I'm scanning the laser to align ACav. It's a long day of adjusting 4 knobs and 1 lens (and one periscope for a while.) 

I see higher order TEM modes at the back of the cavity, but still cannot see TEM 00 yet.
Entry  Fri Jun 11 01:04:42 2010, tarac, Laser, Laser, scanning Acav2 
From yesterday, after getting TEM 00 out of the cavity, I checked the beam if
it's clipped on the edge of the hole or not. There is small light on as seen by an IR viewer. Since it seems to be very small, I'll leave it as it is for
Entry  Sat Jun 12 17:11:26 2010, Koji, Electronics, VCO, PSL VCO removed and sent to LLO 
As per the request from LLO, the PSL VCO was sent to the site.
They had malfunctioning of the circuit and had no spare.
We have to figure out how we continue the work.
Entry  Mon Jun 14 10:16:54 2010, tarac, Misc, Other, weird TF from PMC servo PMC_bode.pngFSS_fast_bode.pngFSS_PC_bode.png
Since the VCO has been borrowed, I decide to work on RefCav path again. To optimize the RefCav alignment, PMC will be
locked to the laser while the laser frequency is modulated by a function generator. This is where a problem comes in. The PMC servo cannot catch up with
the laser. Even though I lower the modulating frequency and amplitude to 4 Hz, 1 Vpp ,which roughly corresponds to ~1MHz shift in laser frequency, the
Entry  Tue Jun 15 09:44:56 2010, tarac, Electronics, , PMC servo TF  PMC2_bode.pngnotch_bode.pngPMC2_bode.png
   The weird TF result from PMC seems to be the result of the insufficient voltage input. When I increased
the swept sine voltage from 2mV to 500 mV, the result of the TF becomes as expected. See fig 1.
    Before the signal is fed back to PMC, there is a PMC notch box. It is a low pass filter. It's
    Reply  Tue Jun 15 10:14:32 2010, Frank, Electronics, , PMC servo TF  
that's not the TF of the PMC servo, it's something else. look at the gain level: -100dB. that's not more than some crosscoupling. Never trust a flat
response, always think if the measured form and values make sense at all !
Take a minute and think about the form and values of the TF you expect from a servo like this. Have a look into the schematic and draw the TF shape
Entry  Tue Jun 15 13:36:18 2010, tarac, Electronics, , debugging PMC servo 
From the bode plot, something is not quite right. I'll debug the PMC servo. My plan is
1) Measure the TF from FP1 test to FP4 (output mon), change gain setting and see if the TF change as expected.
Entry  Tue Jun 15 15:48:29 2010, Frank, Computing, DAQ, DAQ "no sync" problem fixed 
fixed the "no sync" problem we had since about three weeks. It was the 100pin flat ribbon cable from the timing adapter card to the A/D card.
It looks ok but has problems at one of the crimped connections. If you touch it you can toggle the connection from "OK" to "not OK"
via some states in between like "OK for 5 seconds". So i replaced that cable... Now DAQ is running with 4 sensors per chamber and one temp sensor
Entry  Tue Jun 15 21:28:57 2010, Frank, Misc, PMC, PMC servo problem fixed 
found the problem why the PMC servo card wasn't working: the medm screens on the sun workstation didn't have a toggle button for the disable signal for
the variable gain amplifier (AD602). this signal was set to "disabled" by default and because there was no button to enable it Tara couldn't
get the servo to work. added a toggle button on the screen, PMC is now locked stable
Entry  Wed Jun 16 00:10:36 2010, Frank, Computing, DAQ, new channels for temp ctrl of both cavities 
some new channels for the temp ctrl of the two cavities, most of them for debugging purposes only
# ACav
# Sensor1
Entry  Wed Jun 16 10:26:01 2010, Frank, Misc, Computers, latest medm screens from Hanford 
got the latest screens from Hanford in order to avoid such problems again in the future. Someone has to search and replace the channel names for the
ones we wanna use. They are currently located in the home directory on fb1. will copy them to the sun workstation asap...
Entry  Wed Jun 16 19:43:00 2010, tarac, Laser, PMC, PMC and EOM alignment  
We try optimizing the PMC transmission in P wave. The maximum we can get
for now is ~82%.
The 21.5 EOM is prealigned.
Entry  Sun Jun 20 02:17:06 2010, rana, Electronics, RefCav, phase noise of IFR + Rubidium 
see this entry
Entry  Mon Jun 21 19:19:12 2010, tarac, Laser, PMC, Progress on PSL setup: Tuning phase shift/RF power for PMC  
All SMA cables for locking RefCav are made and wired up in their places.
 We decide to turn the power up to 50mW before it enters PMC. With ~80%
efficiency, we get 40 mW out.
Entry  Tue Jun 22 17:52:32 2010, Frank, Lab Infrastructure, Environment, temperature time series for the last week AmbMon_061710-062210.png
temperature time series for the last couple of days measured right above the table between both cavities.
Entry  Tue Jun 22 18:02:32 2010, Frank, Misc, RefCav, heater-to-can time constant StepResponse_Heater-Can.png
measured step function from heater to can temperature. All four sensors show the same.
time constant ~7.5 hours, have to download and fit data for a more accurate value
    Reply  Wed Jun 23 03:24:30 2010, rana, Misc, RefCav, heater-to-can time constant 
In the entry below, Frank meant to add some commentary explaining that he thinks this long time constant is anomalously long.
At the 40m, it is much shorter. The insulation there is much thinner, and the can is
somewhat shorter, but I think the main effect is that the steady state temperature of this can is too low. 
Entry  Wed Jun 23 23:52:48 2010, tarac, Laser, RefCav, RefCav is locked and optimized 
I adjust the mode matching lenses and align the beam so that the transmitted power is ~97% of the input power. Actually I scan the beam and look at the reflected power. The reflected beam has power ~3%. The knobs on one
of the periscope mirror acting weird. There's still thread (~ 4 or 5 turns, I guess) left but it seems to be very sensitive to my hand pressure when I
    Reply  Thu Jun 24 09:37:16 2010, rana, Laser, RefCav, RefCav is locked and optimized 
For the sideband power, you don't really want to make it so large. All that you really want is to make sure that the shot-noise signal is bigger than
the electronics noise.
Once you guys start working on the noise budget, you will see that the input referred noise of the RFPD is equivalent to roughly 2 mA of photocurrent.
Entry  Fri Jun 25 18:27:59 2010, tarac, Laser, Laser, mode matching to ACav 
  The new driver for AOM is working, the maximum power is ~1.3w. There's
a switch for int/ext signal.
 We use internal signal to drive the AOM for alignment purpose.
Entry  Mon Jun 28 19:06:40 2010, tarac, DailyProgress, PMC, PMC acting weird 
This morning, the PMC couldn't be locked to the laser. The FSS servo was disabled during that time. 
When the gain/ RF power were adjusted, PMC was locked to the laser, but the coupling efficiency dropped from 80% to 40%.
Entry  Tue Jun 29 11:15:40 2010, Frank, Notes, Foam, foam physical properties 
physical properties for the new yellow foam used for insulation (Certifoam 25):
thermal conductivity k (Btu/h ft2 °F):
Entry  Tue Jun 29 11:45:47 2010, Frank, HowTo, NoiseBudget, unit converter 
Entry  Tue Jun 29 11:53:41 2010, Frank, Notes, NoiseBudget, list of emissivity coefficients 
source: http://www.engineeringtoolbox.com/emissivity-coefficients-d_447.html

            Surface Material
    Reply  Tue Jun 29 13:22:51 2010, Jenne, Notes, NoiseBudget, list of emissivity coefficients 

Entry  Tue Jun 29 14:20:04 2010, tarac, Notes, Laser, Calibration [Hz/V] for modulating signal (PMC and laser) 
1) DC ext channel on PMC servo:         
32.82 MHz/ V
2) Fast channel on the laser controller:   3.07 MHz/V ( Our Fn generator
Entry  Tue Jun 29 14:22:31 2010, Frank, Notes, NoiseBudget, summary of emissivity coefficients for refcav experiment 
emissivity coefficients - ε -  (300K)

Quartz, Rough, Fused  :     0.93
Entry  Tue Jun 29 14:59:52 2010, Frank, Notes, NoiseBudget, better list of emissivity coefficients emission_coefficients.pdf
source : http://www.omega.com/temperature/z/pdf/z088-089.pdf
Entry  Tue Jun 29 15:13:26 2010, Frank, Notes, RefCav, refcav physical properties 
refcav physical properties from CAD model for heat capacity calculation
volume (incl. mirrors, center bore, venting hole) : 23.47900 (in^3) = 0.000384751876 m^3
mass  (incl. mirrors, center bore, venting hole) : 1.86900 pounds = 0.84776414 kilograms
Entry  Tue Jun 29 17:57:40 2010, tarac, Notes, PMC, coupling eff vs Temperature 
We had a problem with power coupling efficiency to the PMC.  Sometime it changes
from 80% to 40% or less. 
When the temperature of the NPRO is varied by a voltage calibrator @ slow actuator
Entry  Tue Jun 29 23:56:38 2010, tarac, Notes, PMC, PMC servo debugging 
 I was going to check the TF on each stage of PMC's servo. 
Unfortunately, I couldn't find the floppy disc drive, so I slide the sliders (gain, RF power) around. When I add
more RF power (from 1V to 7V) to 21.5 MHz EOM, the oscilaltion subsides*.
    Reply  Wed Jun 30 00:37:49 2010, rana, HowTo, Computers, PMC servo debugging 

             I was going to check the TF on each stage of PMC's servo. 
       Reply  Wed Jun 30 00:59:13 2010, Frank, HowTo, Computers, PMC servo debugging 

Entry  Wed Jun 30 11:34:37 2010, Frank, HowTo, PMC, PMC fixed 
the reason why you had this flickering problem was that you had too much power on the RFPD in reflection of the PMC. You already saturated it. 
I also reduced the RF power as the error signals were not signals anymore, just spikes.
my new settings are:
    Reply  Wed Jun 30 12:31:22 2010, tarac, HowTo, PMC, PMC fixed 

            the reason why you had this flickering problem was that you had too much power on the RFPD in reflection of the PMC.
       Reply  Wed Jun 30 12:39:17 2010, Frank, HowTo, PMC, PMC fixed 

Entry  Wed Jun 30 15:51:05 2010, Frank, HowTo, NoiseBudget, view factor for two cylinders to calculate heat transfer via radiation view_factor.png
view factor for two cylinders to calculate heat transfer to and from cavity via radiation
from Michael F. Modest  "Radiative Heat Transfer", Second Edition
Entry  Wed Jun 30 23:26:27 2010, tarac, DailyProgress, RefCav, Debugging FSS servo+Locking RefCav 
summary of this entry
  RefCav was not locked  becase of the RFPD's input power. I haven't checked yet if it's the power  supply or the cable. Now RefCav is locked.
Entry  Thu Jul 1 13:49:58 2010, Megan, Notes, VCO, VCO Output Amplitude Depending on Modlevel Input Output_vs_Modlevel_Voltage.png
I measured the output amplitude of the VCO with different Modlevel voltage inputs (from 0 V to 5 V) by measuring the RMS voltage on the oscilloscope.
While I was varying the voltage input, I discovered the sine wave is very distorted between roughly 0.8 V and 3.5 V of modlevel input. Extra peaks started
appearing that disappeared or became less prominent when below or above that range. The graphs show the output of the VCO in dBm and voltage (input impedance
Entry  Fri Jul 2 13:45:55 2010, Frank, Notes, Environment, changed lab temperature 
lowered the lab temperature avout 1K to get some data for the time constant from the environment to the chamber over the weekend which i can compare
with my theoretical model.
current heater voltage for revcav is 14.5V @37Ohm resistance, so heater power is currently 5.68W.
ELOG V3.1.3-