개요
뮌스터 대학교는 독일에서 다섯 번째로 큰 대학으로, 120개 이상의 다양한 학문 분야를 제공합니다. 응용 물리학 연구소의 일부인 뮌스터 대학(WWU) 광학 기술 그룹은 비선형 광학 및 레이저 개념을 포함한 다양한 분야의 연구를 수행합니다. 박사. 비선형 현미경을 전문으로 하는 학생 Kristin Wallmeier는 XNUMX출력 펄스열의 위상 안정화를 개선하기 위해 노력하고 있습니다. Kristin의 설정에는 광섬유 기반 발진기와 후속 광섬유 기반 광 파라메트릭 발진기가 포함됩니다. 그녀의 목표는 광섬유 기반 발진기를 동기화하여 광섬유 기반 광 파라메트릭 발진기의 펌프에 광섬유 기반 광 파라메트릭 발진기의 출력을 제공하는 것입니다.
그녀의 연구는 고도로 실험적이기 때문에 탐색적 테스트를 위해 언제든지 다양한 테스트 장비가 필요합니다. 통해 제공되는 내장형 계측기를 사용하여 Moku:Pro,를 포함하여 디지털 필터 박스 및 PID 컨트롤러 in 다중 기구 모드 그림 1에서 볼 수 있듯이 그녀는 설정의 위상 안정화를 강화하고 있습니다.
그림 1 : 위상 안정화를 위한 2개의 디지털 필터 박스와 PID 컨트롤러를 갖춘 다중 계측기 모드 설정
Moku:Pro는 일반적인 벤치 필수품부터 고유하고 필수 장비에 이르기까지 가장 실험적인 실험실 설정도 간소화할 수 있는 최대 14개의 소프트웨어 정의 장비를 제공합니다. Moku:Pro를 사용하여 Kristin은 컴팩트한 솔루션과 유연한 테스트 구성 옵션은 물론 직관적인 iPad 기반 사용자 인터페이스를 통해 연구를 가속화했습니다.
난제
섬유 기반 시스템은 기계적 진동, 열 변동과 같은 환경 변동에 매우 민감합니다. 위상 안정화에는 시스템의 모든 변경 사항을 수정하기 위해 매우 안정적이고 빠른 피드백 회로가 필요합니다. 시스템은 장애 발생 후 재안정화될 만큼 충분히 빨라야 합니다. 시스템은 잡음에도 민감할 수 있으므로 깨끗한 입력 및 출력 신호를 얻으려면 필터링이 필요합니다. 디지털 필터링 옵션이 없었다면 Kristin은 피드백 회로 내에서 위상을 조정하는 데 사용되는 압전 액추에이터의 공진 주파수를 방해할 수 있는 신호를 필터링하기 위해 RC 구성 요소로 아날로그 필터를 구축해야 했을 것입니다.
Moku:Pro를 선택하기 전에 Kristin은 연구에 필요한 기능을 수동으로 코딩하고 개발해야 하는 Arduino 개발 보드로 시작했습니다. 그녀는 설정에서 피드백 루프를 안정화하기에는 Arduino 성능이 너무 느리다는 것을 깨달았을 때 Arduino 성능이 충분하지 않다는 것을 재빨리 판단했습니다. Moku:Pro는 속도 향상과 사전 프로그래밍된 소프트웨어 정의 계측의 전체 제품군 덕분에 그녀의 연구에 훨씬 더 효율적인 솔루션이었습니다.
해법
다중 계측기 모드(MiM)에서 Moku:Pro PID 컨트롤러 및 디지털 필터 박스 사용 iPad 인터페이스를 통해 Kristin은 연구를 가속화하고 복잡한 테스트 절차를 개발하는 데 시간을 소비하는 대신 시스템의 위상 안정화를 개선하는 데 더 집중할 수 있습니다. Kristin은 먼저 입력 신호에 디지털 필터를 적용하여 고주파 성분을 필터링했습니다. PID 컨트롤러를 사용한 후에는 또 다른 디지털 필터 박스를 사용하여 공진 주파수 범위에 있는 모든 고주파 성분을 제거하여 신호 품질을 더욱 향상시킵니다.
"디지털 필터 박스는 모든 것을 구입하여 아날로그 방식으로 구축하지 않고도 다양한 설정을 시도할 수 있기 때문에 매우 좋습니다."라고 그녀는 말했습니다.
사용하기 쉬운 PID 컨트롤러는 Kristin이 Moku:Pro를 실험에 통합하려는 주요 동기였습니다. 교란이 발생하면 PID 컨트롤러는 그림 2에서 볼 수 있듯이 신속하게 반응하고 시스템을 다시 안정화합니다. 신호 경로의 여러 지점을 프로빙하는 기능을 통해 Kristin과 그녀의 팀은 내장된 오실로스코프를 사용하여 시스템이 입력 신호를 다시 안정화하는 것을 확인할 수 있습니다. 실시간.
그림 2: PID 컨트롤러 설정(상단) 및 PID 컨트롤러에 대한 입력 신호(하단), 안정화된 위상의 교란 및 재안정화를 위한 시스템의 반응을 보여줍니다.
결과
Kristin은 실험을 꼼꼼하게 모니터링하고 시스템 안정성을 개선하기 위해 노력하여 계속해서 연구를 발전시키고 있습니다. Moku:Pro 디지털 필터 박스와 PID 컨트롤러를 사용함으로써 Kristin은 RC 구성 요소로 필터를 만드는 것과 같은 DIY 솔루션의 필요성을 없애 시간과 비용 절감을 극대화했습니다.
Kristin은 "모든 것을 설정하고 작업하는 것이 매우 직관적입니다."라고 말했습니다.
Moku:Pro를 사용하면 추가 계측의 필요성도 줄어듭니다. 장치의 미래 지향적 특성으로 인해 그녀와 그녀의 팀은 새로운 기능이나 도구가 출시된 후 사용하기 위해 필요에 따라 소프트웨어를 간단히 업데이트할 수 있습니다.
“최고이기 때문에 다른 악기를 구입하고, 또 다른 악기를 구입하고, 또 다른 악기를 구입하는 것은 실제로 의미가 없습니다.”라고 그녀는 덧붙였습니다.
Kristin은 향후 SRS(유도 라만 산란) 현미경 프로젝트와 같은 다른 연구에 Moku:Pro를 사용할 계획입니다. 락인 증폭기, Moku:Pro를 통해 사용할 수 있는 또 다른 도구입니다.
에 대한 자세한 내용을 보려면 Moku:Pro, 에 문의하십시오 info@liquidinstruments.com.
