實驗名稱：太赫茲激光穩定輸出控制原理

　　測試設備：電壓放大器、THz激光探測器、數據采集卡等。

　　實驗過程：

　　圖1：THz激(ji)光(guang)穩定控制(zhi)系統(tong)結(jie)構(gou)

　　THz激(ji)(ji)(ji)光(guang)穩定控(kong)制系統(tong)原理如圖(tu)1所示(shi)，主(zhu)要包(bao)括THz激(ji)(ji)(ji)光(guang)探測器(qi)，數據采(cai)集卡，電(dian)壓(ya)(ya)放大(da)器(qi)。其中(zhong)THz激(ji)(ji)(ji)光(guang)功率計(ji)探測到THz激(ji)(ji)(ji)光(guang)后(hou)得到直流電(dian)壓(ya)(ya)信(xin)(xin)號。由計(ji)算機圖(tu)形化編程Labview控(kong)制的(de)數據采(cai)集卡對THz激(ji)(ji)(ji)光(guang)功率信(xin)(xin)號進行采(cai)集，并對采(cai)集到的(de)信(xin)(xin)號進行分析，并給出誤差電(dian)壓(ya)(ya)信(xin)(xin)號控(kong)制數據采(cai)集卡上的(de)D/A轉換器(qi)輸出模擬(ni)電(dian)壓(ya)(ya)信(xin)(xin)號，經電(dian)壓(ya)(ya)放大(da)器(qi)放大(da)后(hou)反饋至泵浦激(ji)(ji)(ji)光(guang)器(qi)諧(xie)振腔的(de)壓(ya)(ya)電(dian)陶瓷上。若電(dian)壓(ya)(ya)增(zeng)加，功率增(zeng)加，則電(dian)壓(ya)(ya)變(bian)化方(fang)向不變(bian)，電(dian)壓(ya)(ya)繼續增(zeng)加，若功率降低則電(dian)壓(ya)(ya)變(bian)化方(fang)向反向。使THz激(ji)(ji)(ji)光(guang)功率始終保持在極大(da)值的(de)位置。我們稱之為極大(da)值法，流程圖(tu)如圖(tu)2所示(shi)。

　　圖2：THz激光穩(wen)定控制系(xi)統流(liu)程示意圖

　　測試結果：

　　圖3：光泵THz激光主動(dong)穩(wen)定(ding)控制裝置

　　實驗裝置如圖(tu)3所示，THz激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)器(qi)采用(yong)直流激(ji)勵的機械斬波調QCO2激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)器(qi)作為(wei)(wei)泵浦(pu)源，調節光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵角(jiao)度輸出譜線9P(36)支(zhi)，重復頻率20kHz時(shi)，得到泵浦(pu)激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的平(ping)均功率最高(gao)為(wei)(wei)6.7W。在THz振蕩器(qi)內充入甲醇工作氣體，工作氣壓15Pa獲(huo)得脈沖THz激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)最高(gao)平(ping)均功率為(wei)(wei)7.2mW。THz激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)經(jing)高(gao)阻硅(gui)鏡(jing)片分束(shu)后(hou)(hou)(hou)，一(yi)束(shu)THz激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)反射至P4型(xing)熱(re)釋電(dian)(dian)探(tan)測(ce)器(qi)，探(tan)測(ce)到的脈沖信號送至控制系統經(jing)放(fang)大(da)(da)及整(zheng)流電(dian)(dian)路后(hou)(hou)(hou)由計(ji)(ji)算機控制的采集卡采集電(dian)(dian)壓信號分析電(dian)(dian)壓變(bian)化(hua)(hua)后(hou)(hou)(hou)給出誤(wu)差電(dian)(dian)壓信號經(jing)電(dian)(dian)壓放(fang)大(da)(da)器(qi)放(fang)大(da)(da)后(hou)(hou)(hou)反饋至泵浦(pu)激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)器(qi)諧振腔壓電(dian)(dian)陶瓷(ci)從而調節泵浦(pu)激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的頻率，使THz激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)穩定在極大(da)(da)值(zhi)的位置。另一(yi)束(shu)THz激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)透(tou)過硅(gui)片后(hou)(hou)(hou)入射至THz激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)功率計(ji)(ji)，通過計(ji)(ji)算機實時(shi)記錄監視(shi)THz激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的功率變(bian)化(hua)(hua)情況。

　　圖4：THz激(ji)光(guang)自由運轉功率的(de)漂移(yi)

　　實驗(yan)(yan)中(zhong)，光(guang)(guang)(guang)泵(beng)(beng)THz激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)系統處于(yu)自(zi)由運轉的(de)(de)(de)狀態時，在15分鐘內(nei)測(ce)量并記錄了THz激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)功(gong)(gong)率(lv)(lv)(lv)的(de)(de)(de)變(bian)化情況，實驗(yan)(yan)結果如圖4所示(shi)，THz激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)功(gong)(gong)率(lv)(lv)(lv)變(bian)化范(fan)圍(wei)為1.5mW~6mW，變(bian)化具(ju)有(you)一定的(de)(de)(de)隨(sui)機(ji)性(xing)，率(lv)(lv)(lv)變(bian)化速度最大(da)(da)0.088mW/s，功(gong)(gong)控制(zhi)系統響(xiang)應時間小(xiao)于(yu)50ms，控制(zhi)電(dian)壓(ya)步長最小(xiao)為500V/4096=0.12V，滿足控制(zhi)精(jing)度的(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)，通過計算激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)功(gong)(gong)率(lv)(lv)(lv)穩定度為0.75。壓(ya)電(dian)陶瓷(ci)最大(da)(da)伸縮量10μm，因此壓(ya)電(dian)陶瓷(ci)電(dian)壓(ya)在0~500V變(bian)化時，對于(yu)F-P諧(xie)振腔及波長為9.69μm的(de)(de)(de)泵(beng)(beng)浦(pu)激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)而(er)言，泵(beng)(beng)浦(pu)激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)頻率(lv)(lv)(lv)的(de)(de)(de)變(bian)化周期大(da)(da)于(yu)2s，滿足調諧(xie)要(yao)求(qiu)。泵(beng)(beng)浦(pu)激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)器的(de)(de)(de)諧(xie)振腔長度為1.5m，自(zi)由光(guang)(guang)(guang)譜范(fan)圍(wei)約為100MHz，甲醇(chun)氣體(ti)共振吸收(shou)頻率(lv)(lv)(lv)距(ju)泵(beng)(beng)浦(pu)激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)譜線中(zhong)心(xin)+24MHz左右，位(wei)于(yu)泵(beng)(beng)浦(pu)激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)可(ke)調諧(xie)范(fan)圍(wei)內(nei)。可(ke)粗略(lve)的(de)(de)(de)估(gu)算最佳泵(beng)(beng)浦(pu)頻率(lv)(lv)(lv)處泵(beng)(beng)浦(pu)激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)功(gong)(gong)率(lv)(lv)(lv)大(da)(da)約處于(yu)最大(da)(da)功(gong)(gong)率(lv)(lv)(lv)和最小(xiao)功(gong)(gong)率(lv)(lv)(lv)之間。

　　?電壓(ya)放大(da)器推薦：ATA-214

　　圖：ATA-214高壓放大器指標參數

　　本資料由Aigtek安泰(tai)電子整理發布，更多案(an)例及產(chan)(chan)品詳情請(qing)持續關注我們。西安安泰(tai)電子Aigtek已經成為在業界擁有廣泛產(chan)(chan)品線，且具有相(xiang)當(dang)規模(mo)的(de)儀(yi)器(qi)設備供應商，樣(yang)機都支持免費試用。如(ru)想了(le)解更多功率(lv)放大器(qi)等產(chan)(chan)品，請(qing)持續關注安泰(tai)電子官網hkdyw.cn或撥打029-88865020。