Zpětnovazební chlazení částice v optické pasti ve více osách
Loading...
Date
Authors
Číž, Adam
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Tato práce se zabývá návrhem a implementací algoritmů pro zpětnovazební chlazení (neboli polohovou regulaci) částice v optické pasti ve více osách s využitím Kálmánova filtru. Jsou zde navrženy dvě metody regulace, z nichž každá je určena pro využití jiného akčního členu: modulátoru intenzity laseru, nebo dvojice elektrod. Dále je popsána implementace obou metod na hardware s FPGA. Fungování obou navržených algoritmů je prokázáno numerickou simulací. Navíc je fungování regulace využívající elektrody prokázáno experimentem na optické pasti. Druhá metoda je pro využití při experimentu plně připravena.
This thesis deals with a design and implementation of algorithms for multiaxis feedback cooling (which means positional control) of a particle in an optical trap with use of Kalman filter. Two control methods are proposed here, each of which is intended for use of a different actuator: a laser intensity modulator or a pair of electrodes. Next, the implementation of both methods on hardware with an FPGA is described. Functioning of both proposed algorithms is proven by a numerical simulation. In addition, the functioning of the control using electrodes is demonstrated by an experiment with an optical trap. The second method is fully prepared for use in an experiment.
This thesis deals with a design and implementation of algorithms for multiaxis feedback cooling (which means positional control) of a particle in an optical trap with use of Kalman filter. Two control methods are proposed here, each of which is intended for use of a different actuator: a laser intensity modulator or a pair of electrodes. Next, the implementation of both methods on hardware with an FPGA is described. Functioning of both proposed algorithms is proven by a numerical simulation. In addition, the functioning of the control using electrodes is demonstrated by an experiment with an optical trap. The second method is fully prepared for use in an experiment.
Description
Keywords
zpětnovazební chlazení, víceosé chlazení, optická past, Kálmánův filtr, stavové řízení, zpracování signálu, FPGA, Red Pitaya, MATLAB, Simulink, MathWorks HDL Coder, Vivado, C, feedback cooling, multiaxis cooling, optical trap, Kalman filter, state control, signal processing, FPGA, Red Pitaya, MATLAB, Simulink, MathWorks HDL Coder, Vivado, C
Citation
ČÍŽ, A. Zpětnovazební chlazení částice v optické pasti ve více osách [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2024.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
bez specializace
Comittee
RNDr. Vladimír Opluštil (předseda)
doc. Ing. Robert Grepl, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Dalibor Červinka, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jiří Krejsa, Ph.D. (člen)
Ing. Peter Zavadinka, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Radoslav Cipín, Ph.D. (člen)
Ing. Vít Nezval, Ph.D. (člen)
Ing. Josef Ferda (člen)
mjr. Ing. Václav Křivánek, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2024-06-17
Defence
Při obhajobě student nejprve prezentoval svoji diplomovou práci, následně byly přečteny posudky a student odpovídal na dotazy oponenta. Poté byly členy komise položeny následující otázky:
Opravdu lze el. polem schladit částici?
Jak se měří poloha částice?
Jak funguje kvadrantní fotodioda?
Je kvadrantní fotodioda závislá na teplotě? Jak jste programoval Red Pitayu?
Procesor byl implementován softwarově nebo hardwarově?
Na závěr byla obhajoba hodnocena jako výborná.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení