¿Cuáles son las diferentes maneras de 'alargar' un pulso eléctrico?

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Estoy diseñando un sistema de bajo costo para registrar pulsos de láser de femtosegundo y caracterizar la potencia promedio y las desviaciones de disparo a disparo (de los pulsos de láser). Un fotodiodo parece ser la solución económica, pero me estoy topando con problemas en el lado del ADC: el pulso inducido por láser que sale del fotodiodo es del orden de 10 segundos de nanosegundos, lo que requiere soluciones costosas de ADC para grabar correctamente. Así que estoy buscando circuitos analógicos que puedan alargar temporalmente estos impulsos eléctricos, permitiéndome muestrear más puntos a través de la señal y medirla con precisión. El simple hecho de agregar algo de capacitancia podría funcionar, pero estoy buscando otras soluciones (detectores de picos / envolventes, etc.)

Actualmente, los pulsos que recibo de mi fotodetector tienen un ancho de unos 30-40 ns y unos pocos voltios (hasta 4V) de amplitud.

Me gustaría poder medir la potencia RMS / Promedio del láser (que básicamente mide la RMS / Promedio de la salida del fotodiodo), así como las desviaciones de disparo a disparo (esta es la realmente difícil, no seguro que es posible con mis requisitos). Quiero que la tasa de muestreo más baja posible (ADC más lenta) ahorre dinero. Probablemente estará en el rango de 10-100 MS / s

Gracias por tus pensamientos.

    
pregunta eagle1isdwn

4 respuestas

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Soy escéptico de que pueda retener la información de energía del pulso a través de cantidades excesivas de filtrado de paso bajo. Cuanto más disminuya la velocidad del pulso, menor será la amplitud y menor será la SNR de su proceso de muestreo.

En cuanto a cómo medir esta señal, recuerde que los alcances más rápidos disponibles en realidad tienen frecuencias de muestreo muy bajas (del orden de 40 kHz). El truco consiste en utilizar un circuito rápido de muestreo y retención o seguimiento y retención.

Para una apertura de 1 ns, debería poder hacer un circuito T / H con solo unos pocos dólares en partes a un precio razonable. El desafío será sincronizar el circuito T / H con su pulso láser. Casi cualquier familia lógica de ECL que todavía esté disponible tendrá el rendimiento de tiempo necesario para esto, pero los detalles de cómo hacerlo dependen de las señales que produce su láser para sincronizarse.

    
respondido por el The Photon
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Para una idea loca sobre la captura de pulsos súper rápidos, busque el (muy antiguo) Tektronix 545 analógico alcance de muestreo que dispara un pulso "hacia atrás" una línea de retardo contra la señal de entrada que viene del otro Por cierto, es un genio loco. Es un alcance de 30MHz que puede mostrar señales de GHz.

Podría usar una idea similar para disparar una cadena de ADC baratos desde una línea de retardo o algo así.

Edit: no puedo encontrar detalles en el 545 pero aquí hay un enlace a Jim Williams que explica por qué "los ámbitos antiguos [Tek] son mejores" y algunas especificaciones: Reading Jim Williams - ancho de banda de 3.9GHz y amp; 10uV por división me suena genial.

    
respondido por el John U
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La fosforescencia es tu amiga (tal vez). Wiki dice: -

  

La fosforescencia es un tipo específico de fotoluminiscencia relacionada con   fluorescencia. A diferencia de la fluorescencia, un material fosforescente no   Inmediatamente reemitir la radiación que absorbe. Las escalas de tiempo más lentas   de la reemisión están asociados con el estado de energía "prohibido"   Transiciones en la mecánica cuántica. Como estas transiciones ocurren muy   lentamente en ciertos materiales, la radiación absorbida puede volver a emitirse a una   menor intensidad hasta varias horas después de la excitación original.

Lo importante aquí es que la energía que se toma del láser se traduce en una "salida" que dura mucho más tiempo. Esto debería darle mucho tiempo para muestrearlo con un fotodiodo realmente lento y ADC. Piense en las antiguas pantallas CRT que tenían recubrimientos de fosfur de larga persistencia.

    
respondido por el Andy aka
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Si sus pulsos tienen un ancho de 30/40 ns, entonces, ¿qué pasa con el uso de ADC rápidos, use este tipo de detección? -papeta de mantener y retener , ¿y restablecerla después de realizar la medición?

Claro, el circuito aún tendría que adaptarse, pero con los ADC lo suficientemente rápidos, puede tener una respuesta original (y flexible).

    
respondido por el Kelu124

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