大(dà)多(duō)數光學斬波(bō)器(qì)的斬波(bō)片(piàn)製造(zào)是為了(liǎo)產生具有(yǒu) 50% 占(zhān)空比的(dí)光學波(bō)形:在(zài)光(guāng)學周期內(nèi)， 斬波片(piàn)的“通(tōng)光"，“阻(zǔ)擋"交替(tì)進行從而阻(zǔ)擋了(liǎo)50%的光束。然(rán)而，某(mǒu)些實(shí)驗(yàn)的待(dài)測樣品對(duì)輸入(rù)光的光(guāng)功率(shuài)較為(wéi)敏(mǐn)感(gǎn)(例如非(fēi)綫性(xìng)效應，光漂白(bái)，熱效應等(děng)對樣品產生(shēng)的破壞)參考(kǎo)文(wén)獻【1-4】。在其(qí)他情(qíng)況(kuàng)下(xià)，您可能需(xū)要為時(shí)間分辨或泵浦探測(cè)成像(xiàng)對激發(fā)脈衝(chōng)進(jìn)行門控【5，6】。對於這(zhè)些實驗(yàn)，能夠輕鬆調節斬(zhǎn)波片(piàn)的占空(kōng)比是(shì)很有(yǒu)意義的(dí)。

圖1: O54256 5/6雙(shuāng)槽(cáo)葉(yè)片以(yǐ)50%占空(kōng)比調(tiáo)製光束: Ton  = Toff .

有幾(jī)種(zhǒng)方(fāng)法可以改(gǎi)變(biàn)光(guāng)學(xué)斬(zhǎn)波(bō)的占空比:

1. 定製(zhì)“通光"和(hé)“阻(zǔ)擋"槽位(wèi)具(jù)有不同(tóng)寬度的(dí)斬波片。

2. 將兩個(gè)50%占空比的斬波(bō)片層疊安裝在同一個電機上，通(tōng)過調節葉片(piàn)相(xiāng)對的位錯實(shí)現調(tiáo)節(jié)占空比

3. 使用(yòng)可(kě)變(biàn)占空比的(dí)斬(zhǎn)波片(piàn)。

4. 同步兩(liǎng)個(gè)光(guāng)學斬波器(qì)，並調整(zhěng)其中一個葉(yè)片相對(duì)於另(lìng)一(yī)個葉(yè)片(piàn)的相位。

（注：如(rú)果(guǒ)您隻需要一個固定(dìng)的占(zhān)空(kōng)比(bǐ)，例(lì)如(rú)10%，選(xuǎn)擇(zé)或定(dìng)製一個通(tōng)光寬度(dù)10%阻(zǔ)擋寬(kuān)度(dù)90%的斬波(bō)片就(jiù)足(zú)夠(gòu)了。如果(guǒ)您(nín)希望設(shè)計(jì)定製斬波(bō)片(piàn)，我們在(zài)SR542 操作手冊中提供(gōng)了設計指(zhǐ)南(nán)。）

層疊(dié)斬波片

實現可(kě)調(tiáo)占空(kōng)比的(dí)*簡單方法(fǎ)可能是層疊(dié)兩個相同的斬波片，並將它(tā)們安裝(zhuāng)在(zài)同一(yī)個(gè)斬波(bō)器(qì)的(dí)電機(jī)上(shàng)，兩個葉(yè)片之(zhī)間有(yǒu)一個(gè)旋(xuán)轉偏(piān)移量(liáng)。該偏移(yí)減小(xiǎo)了(liǎo)有(yǒu)效通光(guāng)孔(kǒng)徑的寬度(dù)，即(jí)占(zhān)空比(bǐ)。如果要(yào)更改(gǎi)占空比(bǐ)，必(bì)須停止(zhǐ)電機，鬆(sōng)開安(ān)裝(zhuāng)螺(luó)釘，並旋(xuán)轉(zhuǎn)從(cóng)屬葉片。由於(yú)是純手調，精確實(shí)現(xiàn)所(suǒ)需(xū)的占空(kōng)比(bǐ)可能(néng)比較(jiào)困難。

圖 2:通過(guò)將(jiāng)第二(èr)葉片(顯示為(wéi)透(tòu)明藍色(sè))層疊在(zài)第一(yī)葉片上實(shí)現(xiàn)25%的(dí)占空因子，第(dì)二葉片(piàn)相對(duì)旋(xuán)轉(zhuǎn)量為(wéi)15°。原始50%的占空比用紅(hóng)色(sè)虛綫(xiàn)表(biǎo)示(shì)。

可變占(zhān)空比斬波片

我(wǒ)們提(tí)供的 SR542 可以(yǐ)選配(pèi)可變占(zhān)空(kōng)比的斬波(bō)片(piàn)（型號0542DF ）。這種特殊(shū)製作(zuò)斬波(bō)片(piàn)提(tí)供的孔(kǒng)徑占空比為 10%至 90%，步長(cháng)為(wéi)10%。負(fù)載(zǎi)因(yīn)子(zǐ)通(tōng)過選擇葉片(piàn)上(shàng)的(dí)位置來選擇(zé)。通過選(xuǎn)擇光束(shù)的(dí)位置來選擇(zé)占(zhān)空(kōng)比。因此(cǐ)，改(gǎi)變占空(kōng)比就需要重新(xīn)對準(zhǔn)光(guāng)束到(dào)不同(tóng)的位(wèi)置。

圖3:  O542DF可變(biàn)占(zhān)空比斬(zhǎn)波片(piàn)。根據(jù)光束照(zhào)射在(zài)斬波片(piàn)半徑的位置，可以(yǐ)將占空(kōng)比(bǐ)設(shè)為n*(10%)(其中(zhōng)n=1，2，3...9)。注意光斑必(bì)須(xū)足夠(gòu)小(xiǎo)以免溢出(chū)到下(xià)一(yī)檔位

同(tóng)步兩(liǎng)台(tái)斬(zhǎn)波器

控製占空(kōng)比最(zuì)靈(líng)活的(dí)方法是(shì)先(xiān)同步兩個(gè)SR542光學斬波器到(dào)等相位(wèi)。然(rán)後(hòu)可以精密(mì)調(tiáo)整(zhěng)第(dì)二斬波(bō)器與(yǔ)第一(yī)斬(zhǎn)波(bō)器(qì)的相位差，則(zé)可實(shí)現高(gāo)精度的占(zhān)空(kōng)比控製。這(zhè)實際(jì)上與(yǔ)圖2層疊在(zài)單(dān)個電(diàn)機(jī)上(shàng)的(dí)兩個(gè)斬波片(piàn)產生(shēng)的(dí)效(xiào)果是(shì)相(xiāng)同，不(bù)同的是可以在不停(tíng)止(zhǐ)斬(zhǎn)波(bō)片(piàn)旋(xuán)轉(zhuǎn)的情況(kuàng)下，快(kuài)速(sù)且精(jīng)密的調(tiáo)節(jié)占空(kōng)比。設(shè)備具體(tǐ)接駁(bó)方式(shì)見(jiàn)圖4. 下麵我們在(zài)示(shì)波(bō)器的(dí)輔助下展示(shì)完(wán)整(zhěng)的斬波器(qì)同(tóng)步流程：

使(shǐ)用示(shì)波(bō)器(qì)進(jìn)行(háng)相位(wèi)對(duì)齊

首先，將兩個(gè)斬(zhǎn)波頭放在光路(lù)中(zhōng)，光束通過(guò)所需的(dí)斬(zhǎn)波(bō)片(piàn)孔(kǒng)徑。具(jù)體而言(yán)，我們假(jiǎ)設在兩(liǎng)個斬波頭(tóu)上(shàng)都(dū)安裝標(biāo)準(zhǔn)5/6雙槽斬(zhǎn)波片(piàn)（O54256 ），並對準斬(zhǎn)波(bō)片(piàn)的外(wài)側(cè)孔徑。我(wǒ)們設置斬波(bō)器1為主斬波器，其參(cān)考(kǎo)頻率(shuài)為內置時(shí)鐘(zhōng)（操作設(shè)置如下）。

例如(rú)：

•   Source   =   Internal Freq  

•   Multiplier  =   ×1  

•   Control   =   Outer  

•   Int Freq   = 165 Hz

操作設置(zhì)斬(zhǎn)波(bō)器2為從斬波(bō)器(qì)，其(qí)時鐘參(cān)考頻(pín)率取主斬(zhǎn)波器1的同(tóng)步輸(shū)出(chū)，也就(jiù)是(shì)Source = Ext Sync。在(zài)後麵(miàn)板上，將斬波器1的Source Out連接(jiē)到斬(zhǎn)波器(qì)2的Ext Sync Input ，如(rú)圖(tú)4所示(shì)。這使得斬(zhǎn)波(bō)器1成為主時(shí)鐘。為了顯示斬波(bō)波(bō)形，將斬波(bō)器1的Outer Slots Reference Output連(lián)接(jiē)到(dào)示波器通(tōng)道1，將斬波(bō)器(qì)2的Outer Slots Reference Output連(lián)接(jiē)到(dào)通道2。 將光電探(tàn)測(cè)器的(dí)輸(shū)出(chū)端連(lián)接到(dào)示(shì)波(bō)器的(dí)通(tōng)道(dào)4上。打(dǎ)開(kāi)兩(liǎng)個斬波器電(diàn)機，通(tōng)過(guò)按(àn)下按鈕，打(dǎ)開兩個斬(zhǎn)波(bō)器的電機 。

將(jiāng)示(shì)波(bō)器的觸(chù)發設(shè)置為(wéi)通道1，並(bìng)適當(dāng)調整(zhěng)時間基準，在(zài)顯示(shì)屏(píng)上可以看到(dào)幾(jī)個(gè)周期的信號(hào)。許(xǔ)多示(shì)波(bō)器都具備占(zhān)空比測(cè)量(liáng)功能(néng)。對(duì)於(yú)光(guāng)電二(èr)極管(guǎn)采(cǎi)集的(dí)信號(hào)，使用這個功(gōng)能(néng)可(kě)能(néng)很有(yǒu)幫助(zhù)。您可(kě)能(néng)會(huì)看到類(lèi)似於(yú)圖5a中的(dí)波(bō)形。請(qǐng)注意以下特征：

1. 相(xiāng)位差∆ϕ1−2為兩個(gè)斬波器1和2的參考信(xìn)號之(zhī)間的相(xiāng)位(wèi)差(chà)。

2. 相位差∆ϕs為斬波(bō)器(qì)1和光(guāng)電(diàn)探測器信(xìn)號(hào)之(zhī)間的(dí)相位(wèi)差(chà)

3. 光(guāng)電探(tàn)測(cè)器信號的占空(kōng)比小(xiǎo)於50% (Ton/Toff < 0.5)。

相(xiāng)位差(chà)∆ϕ1−2是(shì)兩個(gè)斬波片的(dí)相位差。相(xiāng)移(yí)∆ϕs 是被測信號的相位(wèi)差。參考(kǎo)輸出由(yóu)位(wèi)於每(měi)個斬(zhǎn)波器(qì)電(diàn)機(jī)底座上的光電(diàn)探頭(tóu)產(chǎn)生(shēng)（如圖4所示的6點鐘位(wèi)置），而(ér)被斬(zhǎn)波的(dí)信(xìn)號光束(shù)路(lù)徑(jìng)則(zé)通過(guò)其他地方（例如，11點鐘(zhōng)位置(zhì)）。

通(tōng)過監測光(guāng)電探測器的(dí)信號(hào)，調(tiáo)整(zhěng)斬(zhǎn)波器(qì)2的相(xiāng)位 ，我們(mén)可以恢(huī)復(fù)斬波器(qì)1和(hé)2的*全(quán)同(tóng)步(bù)，即50%的占空(kōng)比(bǐ)波形(xíng)，如(rú)圖(tú)5b所(suǒ)示。我(wǒ)們(mén)把這種(zhǒng)配置(zhì)稱(chēng)為(wéi)相(xiāng)位對齊(qí)2。一旦兩(liǎng)個(gè)斬(zhǎn)波器(qì)相位對齊(qí)，我(wǒ)們就(jiù)可以按下(xià) 斬波(bō)器2的(dí)   按(àn)鈕(niǔ)。這將(jiāng)打開(kāi)指示燈，並顯(xiǎn)示當前相位設置為(wéi)0°。之後(hòu)的設(shè)置(zhì)都將以(yǐ)這個Rel點(diǎn)為(wéi)參考。

現在(zài)我(wǒ)們(mén)可(kě)以(yǐ)通過斬(zhǎn)波(bō)器(qì)2的相位設置實(shí)現(xiàn)數(shù)字控製(zhì)占(zhān)空(kōng)比，這可以通過(guò)前麵板(bǎn)旋鈕(niǔ)，鍵盤或USB遠(yuǎn)程接口輕鬆實(shí)現。這(zhè)個(gè)功(gōng)能可以實(shí)現(xiàn)電(diàn)控(kòng)優(yōu)化信號強度(dù)或者(zhě)占空比掃描。且無需停(tíng)止(zhǐ)電機(jī)來調整(zhěng)層疊(dié)的葉片相(xiāng)位差，也不必重新(xīn)對(duì)準(zhǔn)光路。(在每次相位(wèi)調整後(hòu)，斬波(bō)器(qì)2需要(yào)一(yī)點時(shí)間來穩定(dìng)並重(zhòng)新(xīn)獲得“Chopper Locked"狀態。對(duì)於較(jiào)小的(dí)相位(wèi)調(tiáo)整，所(suǒ)需時間(jiān)非(fēi)常短(duǎn)，通常(cháng)是(shì)小於(yú)1秒(miǎo))。

注(zhù)意，當您(nín)通過(guò)+∆ϕ 或 −∆ϕ調(tiáo)整斬波器(qì)2的相(xiāng)位為(wéi)0◦ 時(shí)，占空比將(jiāng)將小(xiǎo)於最大值50%。占(zhān)空(kōng)比(bǐ)D = Ton /Toff 計算如下(xià)：

1可以通過(guò)調整(zhěng)斬波(bō)器(qì)1的相位(wèi)來(lái)實現，因(yīn)為兩個電(diàn)機都被斬(zhǎn)波器1的內部(bù)源(yuán)時(shí)鐘控(kòng)製，並且相位(wèi)設(shè)定(dìng)點(diǎn)Phase相對於(yú)該(gāi)內部(bù)參考。

2然(rán)而(ér)，“相(xiāng)位對齊"並不一定等(děng)同(tóng)於(yú)參考輸出(chū)信(xìn)號的(dí)邊(biān)緣(yuán)重合。隻(zhī)有(yǒu)當兩(liǎng)個(gè)電(diàn)機的光電(diàn)傳(chuán)感(gǎn)器(qì)與(yǔ)光斑(bān)之間的角(jiǎo)度距離*全相(xiāng)同(tóng)時，才會是(shì)這(zhè)種情(qíng)況(kuàng)。下麵(miàn)將(jiāng)對此進(jìn)行(háng)討論。

圖(tú)4:  .使(shǐ)用(yòng)示波器(qì)對兩個(gè)SR542光(guāng)學(xué)斬波器(qì)進(jìn)行(háng)同步和相(xiāng)位對準的示(shì)意圖(tú)。斬(zhǎn)波(bō)器1做為(wéi)主時(shí)鐘(zhōng)，因此(cǐ)其Source Output與斬波器2的Ext Sync Input相連(lián)。兩(liǎng)個(gè)斬波(bō)器(qì)的(dí)Outer Slots Reference Output以及(jí)來(lái)自光電探測器的(dí)雙斬波光束信號(hào)均(jūn)連(lián)接(jiē)到示波(bō)器上。

其(qí)中，φ°是斬波器2的相(xiāng)位設定值（相對(duì)於我(wǒ)們上(shàng)麵通過(guò)相位對齊(qí)程序設置的“0"）。

由(yóu)於兩個斬(zhǎn)波片的(dí)占空比(bǐ)設(shè)計(jì)都為50%，因此使用這種方(fāng)法不可能實現(xiàn)占空(kōng)比(bǐ)大於50%的光脈衝。對於(yú)占(zhān)空比為D1和(hé)D2的(dí)兩個(gè)斬波片，該方法的最大可實現(xiàn)占空(kōng)比(bǐ)小(xiǎo)於D1和D2，最小可實(shí)現(xiàn)占空(kōng)比為D1 + D2−1（如(rú)果(guǒ)結(jié)果(guǒ)為(wéi)負，則為0）。

值(zhí)得提(tí)及的(dí)是，與(yǔ)單斬(zhǎn)波實驗架(jià)構相比，雙(shuāng)斬(zhǎn)波光(guāng)束(shù)並(bìng)沒有(yǒu)增加(jiā)額(é)外的(dí)相位抖動。對於占空比(bǐ)小於50%，一個(gè)斬波器(qì)負責(zé)控製光(guāng)束(shù)導通(tōng)（光(guāng)電探(tàn)測器輸出(chū)的上(shàng)升(shēng)沿），而另一個(gè)控製光(guāng)束關(guān)斷（下降沿）。因此，雙(shuāng)斬波(bō)架構(gòu)的相(xiāng)位(wèi)抖動(dòng)近似於每(měi)個(gè)斬波(bō)器(qì)分別產生(shēng)的(dí)相(xiāng)位(wèi)抖動的(dí)平(píng)均(jūn)值。

隨著占空比的減(jiǎn)小(xiǎo)，如(rú)果光束尺(chǐ)寸(cùn)大於有效(xiào)孔徑(jìng)寬度，則有效(xiào)光(guāng)束(shù)強度也(yě)會(huì)減小。因(yīn)此(cǐ)，在解釋作(zuò)為(wéi)占空(kōng)比(bǐ)函數獲得的數據(jù)時(shí)應(yīng)該小(xiǎo)心，因占空(kōng)比過小（時常是無意中的過度調節）導(dǎo)致有效(xiào)波(bō)束(shù)尺(chǐ)寸變(biàn)化(huà)可能產(chǎn)生(shēng)的(dí)影(yǐng)響(xiǎng)。

在圖(tú)5b的(dí)代表性波形(xíng)中(zhōng)，您可(kě)能已(yǐ)經注意到，當雙(shuāng)斬(zhǎn)波光(guāng)束達(dá)到50%占(zhān)空比時，斬(zhǎn)波器1和斬波(bō)器2的(dí)參考輸(shū)出之間(jiān)的(dí)邊(biān)緣重合(hé)。因(yīn)此(cǐ)，雙(shuāng)斬波光束大致是(shì)參(cān)考(kǎo)輸出的邏輯與門“AND"。然而(ér)，隻有(yǒu)當光(guāng)束在*全相同的(dí)位(wèi)置(zhì)（例如(rú)11點鐘(zhōng)方(fāng)向）穿(chuān)過(guò)每個斬(zhǎn)波(bō)器(qì)的(dí)葉(yè)片，並且光(guāng)中(zhōng)斷(duàn)的位(wèi)置在(zài)每個電機上(shàng)相(xiāng)同時，才會出現這(zhè)種(zhǒng)情況3。因(yīn)此，光(guāng)電探(tàn)測器信號本(běn)身是(shì)實(shí)現調(tiáo)整(zhěng)雙(shuāng)斬(zhǎn)波占空(kōng)比唯*直接(jiē)和(hé)可(kě)靠(kào)的方(fāng)法(fǎ)。

如(rú)果光(guāng)電(diàn)探測(cè)器(qì)輸出的信噪(zào)比(bǐ)（SNR）很(hěn)差，那(nà)麼(mó)您可(kě)能無法直(zhí)接(jiē)在示(shì)波器(qì)上(shàng)檢(jiǎn)測到完好的矩(jǔ)形波形，更不(bù)用說測量(liáng)其(qí)占(zhān)空比(bǐ)了。在這種情(qíng)況(kuàng)下，執(zhí)行相位對(duì)齊過(guò)程需要使(shǐ)用增加鎖相(xiāng)放(fàng)大(dà)器進行微(wēi)弱信(xìn)號(hào)處(chǔ)理(lǐ)。

使用(yòng)鎖相放大器(qì)的相位對(duì)齊的(dí)流(liú)程

為了(liǎo)建立(lì)兩個斬波器之間的相位(wèi)對齊，我(wǒ)們(mén)首先(xiān)需要記錄一個(gè)單斬(zhǎn)波50%占空比波束(shù)的(dí)基綫鎖定(dìng)信號(hào)。需(xū)要從(cóng)斬波(bō)器(qì)1的Source Output到斬(zhǎn)波器(qì)2的(dí)Ext Sync Input的(dí)連接保(bǎo)持不變（如(rú)圖(tú)4所示(shì)）。

3 對(duì)於高槽數葉片，電(diàn)機底座上(shàng)的(dí)光中斷(duàn)器的(dí)橫向和垂直位移(yí)將使(shǐ)參考輸(shū)出信(xìn)號產(chǎn)生(shēng)更大(dà)的(dí)相(xiāng)移(yí)。

(a) 初始波形

(b) 相(xiāng)位對齊(qí)波形

圖(tú) 5:  模(mó)擬光(guāng)束(shù)通(tōng)過(guò)兩個(gè)斬(zhǎn)波器(qì)的示(shì)波器示意(yì)圖。(a)在相位對(duì)齊之前，斬波(bō)器1和斬波(bō)器2的(dí)信(xìn)號之間存在相(xiāng)位差(chà)∆φ1−2 ，光(guāng)電探測器信號占空比(bǐ)(Ton /Toff )很可能(néng)為(wéi)小於(yú)50%。(b)在相(xiāng)位(wèi)對齊之(zhī)後(hòu)，光電(diàn)探(tàn)測器(qì)輸(shū)出(chū)波形有(yǒu)50%的占(zhān)空比(bǐ)。光(guāng)探測(cè)器信(xìn)號(hào)的相(xiāng)位差∆φs仍然存在(zài)。

將斬(zhǎn)波(bō)器1的(dí)Outer Slots Reference Output連接(jiē)到鎖相放大器的參考(kǎo)輸(shū)入(rù)，並(bìng)將鎖(suǒ)相放大(dà)器(qì)的Reference to External and Pos TTL連接光(guāng)電探測器輸(shū)出端4，並根據(jù)您的信號(hào)設(shè)置(zhì)靈敏(mǐn)度(dù)，時(shí)間(jiān)常數，輸(shū)入(rù)範(fàn)圍(wéi)，輸入耦(ǒu)合(hé)和(hé)濾(lǜ)波(bō)器滾降(jiàng)斜(xié)率。一(yī)旦斬波器1的電機(jī)已經(jīng)啟動(dòng)並(bìng)指示“斬波器(qì)鎖(suǒ)定"，鎖相放大器也(yě)應該(gāi)指示(shì)斬波(bō)頻率下的參考鎖定。

4或(huò)者(zhě)，您(nín)可(kě)以使用鎖相放大器作為(wéi)主時(shí)鐘基準，將其參(cān)考輸出提供(gōng)給兩個(gè)斬波器的(dí)Ext Sync Inputs 。而(ér)且(qiě)，提供(gōng)斬波器(qì)1的Slots Reference Output給鎖相(xiāng)放大器(qì)是(shì)有(yǒu)作(zuò)用的，因(yīn)為鎖相(xiāng)放(fàng)大器自己(jǐ)的鎖(suǒ)相環可以跟(gēn)蹤實(shí)際(jì)的(dí)葉片運(yùn)動(dòng)。  

此時，有必(bì)要(yào)將斬(zhǎn)波器2設(shè)置(zhì)為(wéi) Shutter Mode5。這樣(yàng)您就可以(yǐ)使用其  Phase 設置(zhì)來調整斬波(bō)器葉(yè)片的靜態位置(zhì)。在(zài)監(jiān)測鎖相(xiāng)放大器(qì)上的(dí)信號幅(fú)度R的(dí)同時(shí)，調整斬波器(qì)2的相(xiāng)位，直(zhí)到(dào)信號(hào)達到最(zuì)大(dà)值(zhí)。斬波器(qì)2已(yǐ)處於“beam pass."的(dí)狀態。記錄信號(hào)的幅度（和(hé)相(xiāng)位(wèi)θ），因(yīn)為這代(dài)表了一(yī)束(shù)占(zhān)空比為50%的單次(cì)斬波。

打開(kāi)斬波器(qì)2。通常情況下(xià)，信號幅(fú)度R將減小，相(xiāng)對於(yú)參考信(xìn)號的相位(wèi)θ也會發生(shēng)位(wèi)移(yí)。調(tiáo)整(zhěng)斬(zhǎn)波器(qì)2的(dí)相位(wèi)，直(zhí)到恢復(fù)了原(yuán)始(shǐ)信號(hào)的幅度(dù)和相(xiāng)位(wèi)。此(cǐ)時，斬(zhǎn)波器(qì)已經是相位(wèi)對齊的：已經恢復50%占空比(bǐ)的(dí)波(bō)形(xíng)。按下斬波器2上的(dí) 按鈕以“歸零(líng)"當(dāng)前相位(wèi)，並啟用(yòng)相對(duì)於(yú)此(cǐ)零點的(dí)相位調(tiáo)整(zhěng)。現(xiàn)在(zài)可以通過(guò)斬(zhǎn)波(bō)器(qì)2的相位調節並使用(yòng)方程(1)來(lái)計算(suàn)占空(kōng)比。

鎖(suǒ)相(xiāng)放(fàng)大器(qì)信號分(fēn)析(xī)

我們(mén)有(yǒu)必(bì)要研究鎖(suǒ)相(xiāng)放(fàng)大器信號(hào)對占空比的依(yī)賴(lài)性(xìng)。我(wǒ)們可(kě)以用(yòng)以下方式描(miáo)述雙斬(zhǎn)波器(qì)光(guāng)路(lù)的時(shí)域矩(jǔ)形(xíng)波形。

x(t) = A for 0 ≤ (t mod T) < DT (2)

= 0 otherwise

其(qí)中T為信號(hào)周期(qī)，DT  = Ton為處於(yú)“高(gāo)"或(huò)“ON"狀(zhuàng)態(tài)所需(xū)的時間(jiān)，因(yīn)此(cǐ)D表示(shì)占空(kōng)比（0≤D < 1）。見圖7。

這個(gè)信(xìn)號可(kě)以用以(yǐ)下形式的傅裏葉(yè)級數來表(biǎo)示：

(3)

為了進行比較(jiào)，在(zài)一個(gè)鎖(suǒ)相放(fàng)大(dà)器(qì)中(zhōng)，X和(hé)Y通道(dào)的參(cān)考(kǎo)振(zhèn)蕩(dàng)器被(bèi)定義為(wéi)：

（4）

 （5）

圖(tú) 6:使(shǐ)用(yòng)鎖相放(fàng)大器(qì)實現微弱(ruò)信號下(xià)兩個(gè)SR542光(guāng)斬(zhǎn)波(bō)器(qì)的(dí)同步和相(xiāng)位對齊。

圖 7: 一(yī)個(gè)峰(fēng)峰(fēng)值幅(fú)度為(wéi)A，占空比為D，周期為T的矩形(xíng)波形。

這樣(yàng)，方程式(shì)（3）的an將(jiāng)對(duì)應於Y通道的(dí)輸出(chū)，而(ér)bn將對應於X通道的(dí)輸(shū)出。

方程(chéng)式(shì)(3)的(dí)計算DC term的(dí)方法如下：

                                  (6)

係(xì)數(shù)an 的計(jì)算(suàn)方法如下：

(7)  
係數bn的計算方法(fǎ)如(rú)下(xià)：

        (8)                  

使用an和bn，我們可(kě)以(yǐ)計算一個(gè)已(yǐ)給定的諧波，占空(kōng)比以及峰峰(fēng)值的信(xìn)號(hào)對應的(dí)振(zhèn)幅(fú)和(hé)相(xiāng)位(wèi)（鎖相放大器(qì)的R和θ輸出）

其中(zhōng)，的因(yīn)子來(lái)自於鎖相放大(dà)器的RMS計算(suàn)。對(duì)於(yú) 0≤D < 0.5的(dí)計(jì)算結(jié)果如(rú)圖8所示(shì)，其中自變量ϕ2為(wéi)斬波器(qì)2的(dí)相位，用(yòng)於(yú)調整(zhěng)占空比。

圖(tú) 8:R（將其歸一(yī)化為方波峰(fēng)峰(fēng)值振幅(fú)A，並包(bāo)括因數1/√2用(yòng)於(yú)計算(suàn)RMS值(zhí)）和θ vs. ϕ2（斬波(bō)器2相(xiāng)位(wèi)）和(hé)占空比，鎖(suǒ)相(xiāng)放大器(qì)諧波(bō)n = 1。

在D=為(wéi)0.5的(dí)情況(kuàng)下，矩(jǔ)形(xíng)波(bō)形(xíng)峰峰值振幅與鎖相放(fàng)大器(qì)之(zhī)間(jiān)的測(cè)量簡單地用

(11)

在這種(zhǒng)情況(kuàng)下(xià)，隻有n=1,3,5,7…是非零的(即常(cháng)見的方(fāng)波(bō)隻包含奇次(cì)諧(xié)波）

作為一個(gè)簡單的(dí)經驗法則，當測量(liáng)50%占空比的(dí)方波的一次(cì)諧波（基(jī)次諧(xié)波）時，鎖(suǒ)相放(fàng)大(dà)器(qì)測量(liáng)的(dí)振(zhèn)幅R≈0.45×峰間振幅(fú)a。

結(jié)論(lùn)

通(tōng)過同步兩(liǎng)個(gè)SR542光學斬波器，可(kě)以實現斬(zhǎn)波光束(shù)的占(zhān)空比(bǐ)的精確數(shù)字(zì)控製。與(yǔ)其他(tā)占空(kōng)比(bǐ)控(kòng)製方(fāng)法(fǎ)相(xiāng)比，這大大簡化(huà)了占空比(bǐ)的(dí)設置(zhì)和占(zhān)空比的掃描。特別是(shì)，通過(guò)使用(yòng)SR542的(dí)遠(yuǎn)程(chéng)USB接(jiē)口和一個簡(jiǎn)單的(dí)數據(jù)收(shōu)集回(huí)路(lù)，使(shǐ)得涉及可變(biàn)占空(kōng)比的自(zì)動化設置與檢測成為(wéi)可能。

在斬波(bō)器(qì)2的(dí)相位可以作為占(zhān)空比的調整(zhěng)因子之(zhī)前，兩個斬(zhǎn)波(bō)器(qì)的(dí)相(xiāng)位對齊環節需要手動操作(zuò)。這個過程(chéng)很(hěn)簡單。即(jí)使斬波(bō)光束作(zuò)用於(yú)光電探測(cè)器產(chǎn)生的信號太(tài)弱(ruò)，無(wú)法(fǎ)在(zài)示波器(qì)上直(zhí)接顯示(shì)完*波(bō)形，通過(guò)鎖相放(fàng)大器(qì)處理探測器的輸(shū)出(chū)，兩個斬(zhǎn)波器(qì)的同(tóng)步(bù)和相(xiāng)位對齊也是(shì)可(kě)以完成的(dí)。

該(gāi)技術可以(yǐ)用於(yú)SR542的(dí)任意一(yī)種(zhǒng)斬波片，以用於(yú)優(yōu)化您(nín)的實(shí)驗(yàn)的光(guāng)束(shù)尺寸(cùn)和(hé)理想(xiǎng)的(dí)斬(zhǎn)波(bō)頻(pín)率(shuài)。

參考(kǎo)文(wén)獻(xiàn)