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基于闭环控制的太赫兹时域光谱快速采集
激光与光电子学进展
52, 040401(2015) Laser Optoelectronics Progress ©2015《中国激光》杂志社
基于闭环控制的太赫兹时域光谱快速采集
黄战华 胡子晓 何明霞 龙宁波 刘 洋*
天津大学光电信息技术教育部重点实验室,天津300072
摘要 太赫兹时域光谱 (THz-TDS)技术作为一种快速发展的新型光谱分析方法在诸多领域备受关注。目前传统
THz-TDS检测时间慢,数据采集量低。为了提高THz-TDS检测速度与精度,根据等效采样原理,设计了一种基于闭
环控制的快速THz-TDS数据采集系统。该系统可进行快速连续扫描采集,步进扫描时通过光学延迟线的信号反馈
来实时获取其位置信息,完成自动化快速扫描。通过每步连续采集多个数据点来提高单步采集的准确性。结果表
明,该系统充分利用了光学延迟线的硬件性能,可实现最高500kHz的数据采集,步长5 mm时单步连续采集1000个
数据时间仅为86.34ms,系统能够对太赫兹时域脉冲信号进行高精度自动化快速采集。
关键词 光谱学;太赫兹时域光谱;数据采集;闭环控制;连续扫描;步进扫描
中图分类号 O436 文献标识码 A
doi:10.3788/LOP52.040401
TerahertzTime-DomainSpectroscopyRapidDataAcquisition
BasedonClosed-LoopControl
HuangZhanhua HuZixiao HeMingxia LongNingbo LiuYang
KeyLaboratoryofOpto-electronicsInformationTechnology,MinistryofEducation,CollegeofPrecisionInstrument
andOptoelectronicsEngineering,TianjinUniversity,Tianjin 300072,China
Abstract Asanewspectralanalysismethod,terahertztime-domainspectroscopy(THz-TDS)israpidlydeveloping
inmanyfields.ConventionalTHz-TDSsystemshavealongdetectiontimeandasmallamountofcollecteddata.To
improveTHz-TDSsystem′sdetectionspeedandaccuracy,arapidTHz-TDSdataacquisitionandcontrolsystem
basedonclosed-loopcontrolarepresented.Thesystemcanperformcontinuousscanninganddatacollectionwith
ahighspeed.Whenperformingstepscanning,itcangetreal-timelocationinformationoftheopticaldelaylineby
thedelayline′sfeedbacksignal,andthuscancompleteautomaticscanningrapidly.Byacquiringmultipledata
continuouslyinasinglestep,theaccuracyofacquisitionineverystepisimproved.Resultsshowthatthesystemcan
takefulladvantageoftheopticaldelaylinetoachieveahighestdataacquisitionspeedof 500kHz.Whenthestep
lengthis5mm,thetimeofcontinuousacquisitionof 1000dataisonly86.34ms,whichmeans
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