介绍
明斯特大学是德国第五大大学，提供 120 多个不同的研究领域。 明斯特大学 (WWU) 光学技术组隶属于应用物理研究所，在多个领域开展研究，包括非线性光学和激光概念。 博士专门研究非线性显微镜的学生 Kristin Wallmeier 正在努力提高双输出脉冲序列的相位稳定性。 Kristin 的装置包括一个基于光纤的振荡器和一个后续的基于光纤的光学参量振荡器。 她的目标是同步基于光纤的振荡器，为基于光纤的光学参量振荡器的泵浦提供基于光纤的光学参量振荡器的输出。
由于她的研究是高度实验性的，她每天都需要各种测试设备进行探索性测试。 通过使用可通过 Moku:Pro， 包括 数字滤波器 和 PID 控制器 in 多仪器并行模式 如图 1 所示，她正在增强装置的相位稳定性。
图1： 多仪器模式设置，带有两个数字滤波器盒和一个用于相位稳定的 PID 控制器
Moku:Pro 提供多达 14 种软件定义的仪器，从常见的工作台必需品到独特的基本仪器，以简化最实验性的实验室设置。 使用 Moku:Pro，Kristin 通过紧凑的解决方案和灵活的测试配置选项以及基于 iPad 的直观用户界面加速了她的研究。
挑战
基于光纤的系统对环境波动高度敏感，例如机械振动和热波动。 相位稳定需要一个非常稳定、快速的反馈电路来纠正系统中的任何变化。 系统必须足够快以在发生干扰后重新稳定下来。 该系统还可能对噪声敏感，因此需要进行滤波以获得干净的输入和输出信号。 如果没有数字滤波选项，Kristin 将需要构建带有 RC 组件的模拟滤波器，以确保她滤除可能干扰压电致动器谐振频率的信号，压电致动器用于调节反馈电路内的相位。
在选择 Moku:Pro 之前，Kristin 开始使用 Arduino 开发板，这需要她手动编码和开发她研究所需的功能。 当她意识到 Arduino 的性能太慢而无法稳定她的设置中的反馈回路时，她很快就确定 Arduino 的性能不足。 Moku:Pro 对她的研究来说是一个更有效的解决方案，这要归功于它的速度增强和全套预编程、软件定义的仪器。
解决方案
在多仪器模式 (MiM) 中使用 Moku:Pro PID 控制器和数字滤波器盒 通过 iPad 界面，Kristin 可以加速她的研究并更多地专注于提高系统的相位稳定性，而不是花时间开发复杂的测试程序。 Kristin 首先对输入信号应用数字滤波器以滤除高频成分。 使用 PID 控制器后，她使用另一个数字滤波器盒进一步改善信号质量，以去除谐振频率范围内的所有高频成分。
“数字滤波器盒非常好，因为我可以尝试很多不同的设置，而无需全部购买并以模拟方式构建它们，”她说。
易于使用的 PID 控制器是 Kristin 将 Moku:Pro 集成到她的实验中的主要动机。 当出现干扰时，PID 控制器会迅速做出反应并重新稳定系统，如图 2 所示。由于能够探测信号路径中的多个点，Kristin 和她的团队可以使用嵌入式示波器观察系统重新稳定输入信号实时。
图 2：PID 控制器的设置（顶部）和 PID 控制器的输入信号（底部），显示稳定阶段的扰动和系统重新稳定的反应
结果
克里斯汀通过仔细监控她的实验并努力提高系统的稳定性来继续推进她的研究。 通过使用 Moku:Pro 数字滤波器盒和 PID 控制器，Kristin 消除了对自己动手解决方案（例如使用 RC 组件构建滤波器）的需求，从而最大限度地节省了时间和成本。
“设置一切并使用它非常直观，”克里斯汀说。
使用 Moku:Pro 还减少了对额外仪器的需求。 由于该设备具有面向未来的特性，她和她的团队可以根据需要简单地更新软件，以便在新功能或工具发布后使用它们。
“这是最好的，所以买另一台仪器，然后再买一台，再买一台真的没有意义，”她补充道。
Kristin 计划在未来将 Moku:Pro 用于其他研究，例如利用 锁相放大器，Moku:Pro 提供的另一种乐器。
要了解更多有关 Moku:Pro, 联系我们 info@liquidinstruments.com.
