Bachelor's Thesis

Noise reduction in LASER source device for optical trap

Final Thesis 4.74 MB Appendix 13.85 MB

Author of thesis: Ing. Vojtěch Gajzler

Acad. year: 2022/2023

Supervisor: Ing. Martin Brablc, Ph.D.

Reviewer: Ing. Roman Adámek, Ph.D.

Abstract:

This work focuses on the reduction of noise in a laser source to increase the efficiency of an optical trap. The first part describes the issue of noise, methods of noise suppression, and the Red Pitaya control board. The following section thoroughly describes the program development using Simulink and Xilinx Vivado. Furthermore, the method of noise reduction using a PI controller is described. The conclusion of the work is focused on evaluating the experiment to verify the effectiveness of noise reduction.

Keywords:

FPGA, Red Pitaya, laser, optical trap, power spectrum density, noise reduction, VHDL generating

Date of defence

16.06.2023

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student ve vymezeném čase prezentoval svoji bakalářskou práci, dále byly přečteny posudky a zodpovězeny dotazy oponenta. Poté byly členy komise položeny následující otázky související s bakalářskou prací: Mohl byste blíže okomentovat, jak jste postupoval při tvorbě filtru šumu? Jaký typ FPGA byl v práci využit? Po zodpovězení všech dotazů byla obhajoba celkově hodnocena jako výborná - A.

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Institute of Solid Mechanics, Mechatronics and Biomechanics

Study programme

Mechatronics (B-MET-P)

Composition of Committee

doc. Ing. Pavel Vorel, Ph.D. (předseda)
Ing. Martin Brablc, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Radek Vlach, Ph.D. (člen)
doc. Ing. František Šebek, Ph.D. (člen)
Ing. Lubomír Houfek, Ph.D. (člen)
Ing. Jiří Maršík, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Bastl, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Martin Brablc, Ph.D.

Student Vojtěch Gajzler v rámci své bakalářské práce ve spolupráci s UPT AV ČR navrhl, implementoval a následně experimentálně úspěšně ověřil zadanou metodu aktivní redukce šumu laserového zdroje, který je součástí aparatury optické pasti. Jedná se o téma, které přímo slouží pro podporu teoretického výzkumu v oblasti kvantové fyziky. Student pracoval samostatně a byl schopen splnit nelehké zadání v celém rozsahu. V rámci řešení tématu se musel zorientovat ve velkém množství teoretických i praktických poznatků z nichž mnohé přesahují rámec běžných znalostí požadovaných v rámci bakalářského studia.

Samotný text práce je psán srozumitelně a dobře dokumentuje provedené experimenty. V některých pasážích kapitoly 3 bude zřejmě pro nezaujatého čtenáře těžší se zorientovat, ale to je dáno komplexností tématu. Jinak k bakalářské práci nemám po formální stránce žádné výhrady a doporučuji ji k obhajobě s hodnocením A - výborně.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Roman Adámek, Ph.D.

Předkládaná práce pana Gajzlera se zabývá problematikou aktivní redukce šumu zdroje laserového záření pro optickou past s využitím FPGA. V práci se autor kromě popisu řešení věnuje i úvodu do používání platformy RedPitaya.

Cíle práce považuji za splněné. Nicméně u cíle tři, návrh a simulační ověření různých metod redukce šumu, postrádám právě představení a porovnání více způsobů.

Text práce je dobře strukturovaný s minimem gramatických chyb a překlepů. Autorovi se podařilo stručným a výstižným způsobem popsat zkoumanou problematiku, která zasahuje do oblastí, se kterými se většina mechatroniků běžně nepotkává. I přes výtku zmíněnou výše, hodnotím práci známkou A-výborně, jelikož se autor musel seznámit se značně specifickou oblastí mikrofotoniky a zpětnovazebním řízením pomocí FPGA.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. Proč byl pro redukci šumu zvolen přístup založený na PID regulátoru?
  2. Jak se změnil histogram šumu jeho aktivní regulací?
  3. V návaznosti na cíl práce číslo tři. Můžete uvést další možnosti aktivní redukce šumu a krátce je srovnat s vaším řešením?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová