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大多數(shù)光學(xué)斬波器的斬波片制造是為了產(chǎn)生具有 50% 占空比的光學(xué)波形:在光學(xué)周期內(nèi)應用優勢， 斬波片的“通光”、“阻擋”交替進行從而阻擋了50%的光束全方位。然而高效節能，某些實驗的待測樣品對輸入光的光功率較為敏感(例如非線性效應(yīng)、光漂白大局、熱效應(yīng)等對樣品產(chǎn)生的破壞)參考文獻【1-4】新創新即將到來。在其他情況下，您可能需要為時間分辨或泵浦探測成像對激發(fā)脈沖進行門控【5有序推進，6】設施。對于這些實驗，能夠輕松調(diào)節(jié)斬波片的占空比是很有意義的堅定不移。

圖1: O54256 5/6雙槽葉片以50%占空比調(diào)制光束: Ton  = Toff .

有幾種方法可以改變光學(xué)斬波的占空比:

1. 定制“通光”和“阻擋”槽位具有不同寬度的斬波片更優質。

2. 將兩個50%占空比的斬波片層疊安裝在同一個電機上，通過調(diào)節(jié)葉片相對的位錯實現(xiàn)調(diào)節(jié)占空比

3. 使用可變占空比的斬波片推進高水平。

4. 同步兩個光學(xué)斬波器脫穎而出，并調(diào)整其中一個葉片相對于另一個葉片的相位。

（注：如果您只需要一個固定的占空比生產創效，例如10%結構，選擇或定制一個通光寬度10%阻擋寬度90%的斬波片就足夠了。如果您希望設(shè)計定制斬波片優化上下，我們在SR542 操作手冊中提供了設(shè)計指南能力建設。）

層疊斬波片

實現(xiàn)可調(diào)占空比的*簡單方法可能是層疊兩個相同的斬波片，并將它們安裝在同一個斬波器的電機上不斷創新，兩個葉片之間有一個旋轉(zhuǎn)偏移量建立和完善。該偏移減小了有效通光孔徑的寬度，即占空比參與水平。如果要更改占空比大型，必須停止電機，松開安裝螺釘明確相關要求，并旋轉(zhuǎn)從屬葉片重要意義。由于是純手調(diào)，精確實現(xiàn)所需的占空比可能比較困難深化涉外。

圖 2:通過將第二葉片(顯示為透明藍色)層疊在第一葉片上實現(xiàn)25%的占空因子體系，第二葉片相對旋轉(zhuǎn)量為15°。原始50%的占空比用紅色虛線表示開展試點。

可變占空比斬波片

我們提供的 SR542 可以選配可變占空比的斬波片（型號0542DF ）攜手共進。這種特殊制作斬波片提供的孔徑占空比為 10%至 90%，步長為10%推進一步。負載因子通過選擇葉片上的位置來選擇經過。通過選擇光束的位置來選擇占空比。因此力度，改變占空比就需要重新對準(zhǔn)光束到不同的位置明確了方向。

圖3:  O542DF可變占空比斬波片。根據(jù)光束照射在斬波片半徑的位置勇探新路，可以將占空比設(shè)為n*(10%)(其中n=1單產提升、2、3...9)試驗。注意光斑必須足夠小以免溢出到下一檔位

同步兩臺斬波器

控制占空比最靈活的方法是先同步兩個SR542光學(xué)斬波器到等相位今年。然后可以精密調(diào)整第二斬波器與第一斬波器的相位差，則可實現(xiàn)高精度的占空比控制結構不合理。這實際上與圖2層疊在單個電機上的兩個斬波片產(chǎn)生的效果是相同良好，不同的是可以在不停止斬波片旋轉(zhuǎn)的情況下，快速且精密的調(diào)節(jié)占空比銘記囑托。設(shè)備具體接駁方式見圖4. 下面我們在示波器的輔助下展示完整的斬波器同步流程：

使用示波器進行相位對齊

首先引領，將兩個斬波頭放在光路中，光束通過所需的斬波片孔徑。具體而言不斷創新，我們假設(shè)在兩個斬波頭上都安裝標(biāo)準(zhǔn)5/6雙槽斬波片（O54256 ）落地生根，并對準(zhǔn)斬波片的外側(cè)孔徑。我們設(shè)置斬波器1為主斬波器首次，其參考頻率為內(nèi)置時鐘（操作設(shè)置如下）。

例如：

•   Source   =   Internal Freq  

•   Multiplier  =   ×1  

•   Control   =   Outer  

•   Int Freq   = 165 Hz

操作設(shè)置斬波器2為從斬波器部署安排，其時鐘參考頻率取主斬波器1的同步輸出搖籃，也就是Source = Ext Sync技術。在后面板上，將斬波器1的Source Out連接到斬波器2的Ext Sync Input 推動，如圖4所示相對較高。這使得斬波器1成為主時鐘。為了顯示斬波波形信息，將斬波器1的Outer Slots Reference Output連接到示波器通道1相關，將斬波器2的Outer Slots Reference Output連接到通道2。 將光電探測器的輸出端連接到示波器的通道4上豐富內涵。打開兩個斬波器電機生產效率，通過按下按鈕，打開兩個斬波器的電機 適應性。

將示波器的觸發(fā)設(shè)置為通道1節點，并適當(dāng)調(diào)整時間基準(zhǔn)，在顯示屏上可以看到幾個周期的信號落地生根。許多示波器都具備占空比測量功能支撐作用。對于光電二極管采集的信號，使用這個功能可能很有幫助建設項目。您可能會看到類似于圖5a中的波形最為突出。請注意以下特征：

1. 相位差??1?2為兩個斬波器1和2的參考信號之間的相位差。

2. 相位差??s為斬波器1和光電探測器信號之間的相位差

3. 光電探測器信號的占空比小于50% (Ton/Toff < 0.5)自動化。

相位差??1?2是兩個斬波片的相位差提升。相移??s 是被測信號的相位差。參考輸出由位于每個斬波器電機底座上的光電探頭產(chǎn)生（如圖4所示的6點鐘位置）不折不扣，而被斬波的信號光束路徑則通過其他地方（例如支撐能力，11點鐘位置）。

通過監(jiān)測光電探測器的信號高效利用，調(diào)整斬波器2的相位 特征更加明顯，我們可以恢復(fù)斬波器1和2的*全同步，即50%的占空比波形講理論，如圖5b所示的可能性。我們把這種配置稱為相位對齊2。一旦兩個斬波器相位對齊服務為一體，我們就可以按下 斬波器2的   按鈕問題。這將打開指示燈，并顯示當(dāng)前相位設(shè)置為0°全會精神。之后的設(shè)置都將以這個Rel點為參考系統穩定性。

現(xiàn)在我們可以通過斬波器2的相位設(shè)置實現(xiàn)數(shù)字控制占空比，這可以通過前面板旋鈕、鍵盤或USB遠程接口輕松實現(xiàn)實力增強。這個功能可以實現(xiàn)電控優(yōu)化信號強度或者占空比掃描體系流動性。且無需停止電機來調(diào)整層疊的葉片相位差，也不必重新對準(zhǔn)光路帶來全新智能。(在每次相位調(diào)整后實現了超越，斬波器2需要一點時間來穩(wěn)定并重新獲得“Chopper Locked”狀態(tài)。對于較小的相位調(diào)整更優質，所需時間非常短相對開放，通常是小于1秒)推進高水平。

注意脫穎而出，當(dāng)您通過+?? 或 ???調(diào)整斬波器2的相位為0? 時，占空比將將小于最大值50%生產創效。占空比D = Ton /Toff 計算如下：

1可以通過調(diào)整斬波器1的相位來實現(xiàn)結構，因為兩個電機都被斬波器1的內(nèi)部源時鐘控制，并且相位設(shè)定點Phase相對于該內(nèi)部參考優化上下。

2然而能力建設，“相位對齊”并不一定等同于參考輸出信號的邊緣重合。只有當(dāng)兩個電機的光電傳感器與光斑之間的角度距離*全相同時事關全面，才會是這種情況表現明顯更佳。下面將對此進行討論。

圖4:  .使用示波器對兩個SR542光學(xué)斬波器進行同步和相位對準(zhǔn)的示意圖技術節能。斬波器1做為主時鐘指導，因此其Source Output與斬波器2的Ext Sync Input相連。兩個斬波器的Outer Slots Reference Output以及來自光電探測器的雙斬波光束信號均連接到示波器上國際要求。

其中流動性，φ°是斬波器2的相位設(shè)定值（相對于我們上面通過相位對齊程序設(shè)置的“0”）。

由于兩個斬波片的占空比設(shè)計都為50%競爭激烈，因此使用這種方法不可能實現(xiàn)占空比大于50%的光脈沖持續創新。對于占空比為D1和D2的兩個斬波片，該方法的最大可實現(xiàn)占空比小于D1和D2空白區，最小可實現(xiàn)占空比為D1 + D2?1（如果結(jié)果為負協調機製，則為0）。

值得提及的是形勢，與單斬波實驗架構(gòu)相比高質量，雙斬波光束并沒有增加額外的相位抖動。對于占空比小于50%選擇適用，一個斬波器負責(zé)控制光束導(dǎo)通（光電探測器輸出的上升沿）管理，而另一個控制光束關(guān)斷（下降沿）。因此，雙斬波架構(gòu)的相位抖動近似于每個斬波器分別產(chǎn)生的相位抖動的平均值改進措施。

隨著占空比的減小就此掀開，如果光束尺寸大于有效孔徑寬度，則有效光束強度也會減小今年。因此穩步前行，在解釋作為占空比函數(shù)獲得的數(shù)據(jù)時應(yīng)該小心，因占空比過袆邮帜芰?。〞r常是無意中的過度調(diào)節(jié)）導(dǎo)致有效波束尺寸變化可能產(chǎn)生的影響逐步改善。

在圖5b的代表性波形中，您可能已經(jīng)注意到提升，當(dāng)雙斬波光束達到50%占空比時大大提高，斬波器1和斬波器2的參考輸出之間的邊緣重合。因此研究成果，雙斬波光束大致是參考輸出的邏輯與門“AND”產品和服務。然而，只有當(dāng)光束在*全相同的位置（例如11點鐘方向）穿過每個斬波器的葉片體驗區，并且光中斷的位置在每個電機上相同時增多，才會出現(xiàn)這種情況3。因此有望，光電探測器信號本身是實現(xiàn)調(diào)整雙斬波占空比唯*直接和可靠的方法進一步推進。

如果光電探測器輸出的信噪比（SNR）很差，那么您可能無法直接在示波器上檢測到完好的矩形波形方案，更不用說測量其占空比了應用的選擇。在這種情況下，執(zhí)行相位對齊過程需要使用增加鎖相放大器進行微弱信號處理即將展開。

使用鎖相放大器的相位對齊的流程

為了建立兩個斬波器之間的相位對齊大幅增加，我們首先需要記錄一個單斬波50%占空比波束的基線鎖定信號。需要從斬波器1的Source Output到斬波器2的Ext Sync Input的連接保持不變（如圖4所示）傳承。

3 對于高槽數(shù)葉片等特點，電機底座上的光中斷器的橫向和垂直位移將使參考輸出信號產(chǎn)生更大的相移。

(a) 初始波形

(b) 相位對齊波形

圖 5:  模擬光束通過兩個斬波器的示波器示意圖多種。(a)在相位對齊之前將進一步，斬波器1和斬波器2的信號之間存在相位差?φ1?2 ，光電探測器信號占空比(Ton /Toff )很可能為小于50%發展成就。(b)在相位對齊之后成就，光電探測器輸出波形有50%的占空比。光探測器信號的相位差?φs仍然存在開展面對面。

將斬波器1的Outer Slots Reference Output連接到鎖相放大器的參考輸入系統，并將鎖相放大器的Reference to External and Pos TTL連接光電探測器輸出端4，并根據(jù)您的信號設(shè)置靈敏度、時間常數(shù)空間廣闊、輸入范圍營造一處、輸入耦合和濾波器滾降斜率。一旦斬波器1的電機已經(jīng)啟動并指示“斬波器鎖定”知識和技能，鎖相放大器也應(yīng)該指示斬波頻率下的參考鎖定取得顯著成效。

4或者，您可以使用鎖相放大器作為主時鐘基準(zhǔn)實現，將其參考輸出提供給兩個斬波器的Ext Sync Inputs 不容忽視。而且，提供斬波器1的Slots Reference Output給鎖相放大器是有作用的可以使用，因為鎖相放大器自己的鎖相環(huán)可以跟蹤實際的葉片運動進入當下。  

此時，有必要將斬波器2設(shè)置為 Shutter Mode5應用領域。這樣您就可以使用其  Phase 設(shè)置來調(diào)整斬波器葉片的靜態(tài)位置保持競爭優勢。在監(jiān)測鎖相放大器上的信號幅度R的同時進行培訓，調(diào)整斬波器2的相位發展機遇，直到信號達到最大值。斬波器2已處于“beam pass.”的狀態(tài)法治力量。記錄信號的幅度（和相位θ）全技術方案，因為這代表了一束占空比為50%的單次斬波。

打開斬波器2共享。通常情況下信息化，信號幅度R將減小，相對于參考信號的相位θ也會發(fā)生位移生動。調(diào)整斬波器2的相位新型儲能，直到恢復(fù)了原始信號的幅度和相位。此時新品技，斬波器已經(jīng)是相位對齊的：已經(jīng)恢復(fù)50%占空比的波形範圍。按下斬波器2上的 按鈕以“歸零”當(dāng)前相位，并啟用相對于此零點的相位調(diào)整〖檶嵶?，F(xiàn)在可以通過斬波器2的相位調(diào)節(jié)并使用方程(1)來計算占空比空間廣闊。

鎖相放大器信號分析

我們有必要研究鎖相放大器信號對占空比的依賴性。我們可以用以下方式描述雙斬波器光路的時域矩形波形提供深度撮合服務。

x(t) = A for 0 ≤ (t mod T) < DT (2)

= 0 otherwise

其中T為信號周期服務品質，DT  = Ton為處于“高”或“ON”狀態(tài)所需的時間，因此D表示占空比（0≤D < 1）組成部分。見圖7影響。

這個信號可以用以下形式的傅里葉級數(shù)來表示：

(3)

為了進行比較，在一個鎖相放大器中，X和Y通道的參考振蕩器被定義為：

（4）

 （5）

圖 6:使用鎖相放大器實現(xiàn)微弱信號下兩個SR542光斬波器的同步和相位對齊發展契機。

圖 7: 一個峰峰值幅度為A廣泛認同、占空比為D、周期為T的矩形波形流動性。

這樣鍛造，方程式（3）的an將對應(yīng)于Y通道的輸出，而bn將對應(yīng)于X通道的輸出具體而言。

方程式(3)的計算DC term的方法如下：

                                  (6)

系數(shù)an 的計算方法如下：

(7)   
系數(shù)bn的計算方法如下：

        (8)                  

使用an和bn工具，我們可以計算一個已給定的諧波、占空比以及峰峰值的信號對應(yīng)的振幅和相位（鎖相放大器的R和θ輸出）

其中喜愛，的因子來自于鎖相放大器的RMS計算重要的角色。對于 0≤D < 0.5的計算結(jié)果如圖8所示，其中自變量?2為斬波器2的相位向好態勢，用于調(diào)整占空比平臺建設。

圖 8:R（將其歸一化為方波峰峰值振幅A，并包括因數(shù)1/√2用于計算RMS值）和θ vs. ?2（斬波器2相位）和占空比貢獻力量，鎖相放大器諧波n = 1使用。

在D=為0.5的情況下，矩形波形峰峰值振幅與鎖相放大器之間的測量簡單地用

(11)

在這種情況下發行速度，只有n=1,3,5,7…是非零的(即常見的方波只包含奇次諧波）

作為一個簡單的經(jīng)驗法則更加堅強，當(dāng)測量50%占空比的方波的一次諧波（基次諧波）時，鎖相放大器測量的振幅R≈0.45×峰間振幅a性能。

結(jié)論

通過同步兩個SR542光學(xué)斬波器初步建立，可以實現(xiàn)斬波光束的占空比的精確數(shù)字控制。與其他占空比控制方法相比供給，這大大簡化了占空比的設(shè)置和占空比的掃描的方法。特別是，通過使用SR542的遠程USB接口和一個簡單的數(shù)據(jù)收集回路進行探討，使得涉及可變占空比的自動化設(shè)置與檢測成為可能落到實處。

在斬波器2的相位可以作為占空比的調(diào)整因子之前，兩個斬波器的相位對齊環(huán)節(jié)需要手動操作再獲。這個過程很簡單產品和服務。即使斬波光束作用于光電探測器產(chǎn)生的信號太弱，無法在示波器上直接顯示完*波形體驗區，通過鎖相放大器處理探測器的輸出增多，兩個斬波器的同步和相位對齊也是可以完成的。

該技術(shù)可以用于SR542的任意一種斬波片有望，以用于優(yōu)化您的實驗的光束尺寸和理想的斬波頻率進一步推進。

參考文獻