Optical frequency reference stabilized to Rb D2 transition controlled by FPGA lock-in module

Abstract

espanolLa modulacion y demodulacion lock-in es utilizada con frecuencia para la estabilizacion de la longitud de onda de emision de un laser sintonizable en laboratorios de metrologia, espectroscopia, fisica atomica y optica cuantica. En particular, la estabilizacion a una transicion atomica particular es utilizada para generar patrones de frecuencia optica de referencia. En este trabajo se presenta el desarrollo de un modulo de estabilizacion con tecnologia de electronica programable FPGA (del ingles, Field Programmable Gate Array) que permite realizar la modulacion a frecuencia f y demodulacion lock-in en frecuencias f y 3f. El modulo es economico, versatil y se puede controlar remotamente usando una plataforma de Software Libre. Se probo el desempeno del sistema estabilizando un laser sintonizable por cavidad externa (ECDL, del ingles External Cavity Diode Laser) a una de las transiciones hiperfinas del Rubidio (Rb), logrando una desviacion estandar en la frecuencia optica del orden de los 100 kHz, equivalentes a una estabilidad 2.6 10-10. EnglishLock-in measurement is frequently used for tunable laser wavelength stabilization in metrology, spectroscopy atomic physics and quantum optics labs. In particular, wavelength stabilization to atomic transitions is used to build optical frequency references. In this work we present the development of a stabilization module build using FPGA (Field Programmable Gate Array) technology for modulating at f frequency and lock-in demodulating on f and 3f frequencies. The module is economic, versatile and can be remotely controlled using a Free Software platform. We tested the system performance stabilizing a tunable External Cavity Diode Laser (ECDL) to a Rubidium (Rb) hyperfine transition, achieving an optical frequency standard deviation of 100 kHz, equivalent to an stability of 2.6 10-10.