Ждущий мультивибратор, одновибратор, формирователь импульсов

Схемы формирователей импульсов на цифровых КМОП микросхемах, онлайн
расчёт времязадающих цепей и длительности выходных импульсов.

— Почему ждущий?
— Почему, почему? Потому что не спит ни днём, ни ночью — он на дежурстве, он ждёт!
  И ожидает он не трамвая на остановке, а внешнего сигнала запуска для формирования одиночного  выходного импульса фиксированной длительности, после чего возвращается в первоначальное   состояние самопроизвольно, без каких-либо воздействий и утомительных уговоров.
— А почему одновибратор?
— Ну, так как, почему? Выдержан, характер нордический, в генерацию, подобно мультивибратору, не   впадает, имеет одно устойчивое состояние… Говорили ж Вам — он на дежурстве, он ждёт!
— «Говорили ж бабы Вам, пиво с водкой, не для дам!». Второе-то состояние – неустойчивое!

— А тут уж, мил-человек, ничего не попишешь, в конце концов, он — одновибратор. У каждого свои   недостатки…

Итак, определимся. Одновибраторы (они же, ждущие мультивибраторы) — это устройства, выполняющие функцию формирования импульсов определённой длительности, задаваемую внешними времязадающими резисторами и конденсаторами.

В зависимости от поставленной задачи и используемой схемотехники, одновибратор может выполнять функцию как укорачивающую, так и удлиняющую (расширяющую) по отношению к длительности поступающего на вход сигнала.

С укорачивающими формирователями, по большому счёту, всё понятно. После появления на входе управляющего сигнала — на выходе выскакивает укороченный импульс заданной длительности, передний фронт которого совпадает с началом (либо с концом) входного.

В расширяющих одновибраторах длительность входного импульса должна быть короче длительности формируемого импульса, и тут возникают варианты:

1. Ждущий мультивибратор не реагирует на входной сигнал до окончания своего выходного импульса — такое устройство называется одновибратором без перезапуска.

2. Ждущий мультивибратор запускается с каждым новым входным импульсом, независимо от того, возвратился ли он в первоначальное состояние после предыдущего срабатывания — такое устройство называется

одновибратором с перезапуском. Если период следования входных импульсов меньше длительности, определяемой времязадающими цепями одновибратора, выходной импульс с перезапуском не прерывается.

Ну, а если период входных запускающих импульсов больше времени выдержки одновибратора, то оба типа одновибраторов работают одинаково.

Без баяна хрен разберёшься… Согласен, поэтому приведу поясняющие картинки.

Рис.1

Т — формируемая одновибраторами длительность, задаваемая внешними RC цепями.

В природе существует ряд разновидностей интегральных микросхем и таймеров, спроектированных специально для работы в качестве ждущих мультивибраторов и формирователей импульсов заданной длительности. Давайте забудем про них, а посвятим себя простым формирователям на логических КМОП элементах, которые, как правило, без труда отыскиваются в закромах радиолюбительского хозяйства.

Начнём с начала.    УКОРАЧИВАЮЩИЕ ФОРМИРОВАТЕЛИ ИМПУЛЬСОВ.

Рис.2    Формирователь импульсов, построенный на основе логического элемента «Исключающее ИЛИ» и интегрирующей RC-цепи.

Начало выходного импульса соответствует переднему фронту входного сигнала.

Рис.3    Всё то же самое, что и в предыдущей схеме, за той лишь разницей, что:
начало выходного импульса соответствует заднему фронту входного сигнала.

Рис.4    Ещё более простая вариация предыдущих схем, формирует сразу два импульса:
первый — по переднему фронту входного сигнала, второй — по заднему.

Рис.5    Формирователь, выполненный на простых инверторах, выполняющих логическую функцию НЕ, и дифференцирующих RC-цепей.

Имеет два выхода и, соответственно, формирует 2 импульса по переднему и заднему фронту входного сигнала, с возможностью раздельной регулировки их длительностей.

Рис.6    Наиболее часто используемая схема укорачивающего формирователя импульсов, построенная на основе логического элемента «2И-HЕ» и интегрирующей RC-цепи.
Формирует импульс по переднему фронту входного сигнала.

Рис.7    Ещё одна не менее часто используемая схема, на базе логического элемента «2ИЛИ-HЕ» и интегрирующей RC-цепи.
Формирует импульс по заднему фронту входного сигнала.

С укорачивающими устройствами давайте закончим и перейдём к примерам, когда из коротких входных импульсов требуется получить более широкие — выходные, заданной длительности.

РАСШИРЯЮЩИЕ ФОРМИРОВАТЕЛИ ИМПУЛЬСОВ.

По большому счёту, многие из расширяющих одновибраторов не чувствительны к длительности входного импульса и нормально могут трудиться и в качестве укорачивающих. Мы, естественно, об этом никому не скажем, но украдкой будем иметь в виду.

Рис.8   

Рис.9   

Рис.10   

Рис.11   

Схемы, приведённые на Рис.8-11 и построенные на основе логических элементов «2И-HЕ», либо «2ИЛИ-HЕ», не чувствительны к длительности входного импульса и наиболее широко применяются в радиоаппаратуре.

Данные ждущие мультивибраторы срабатывают по переднему фронту входного сигнала и не реагируют последующие его изменения до окончания своего выходного импульса, т.е. являются одновибраторами без перезапуска.

Рис.12   

Рис.13   

При необходимости получить одовибраторы, обладающие свойствами перезапуска, следует обратить внимание на схемы, приведённые на Рис.12-13.
Данные ждущие мультивибраторы срабатывают по заднему фронту входного сигнала.

Рис.14   

Выполнение одновибраторов на D-триггере, Рис. 14, даёт возможность иметь два раздельных входа запуска (по переднему фронту импульса), а также сразу получать на выходах прямой импульс и импульс с инверсией.
Длительность подаваемых на вход S запускающих импульсов должна быть меньше формируемого (режим, когда на входах S и R одновременно присутствует лог. «1», является запрещённым). На входе С длительность запускающего импульса может быть любой. В случае отсутствия потребности в двух раздельных входах запуска, S-вход триггера следует посадить на землю.

Данный ждущий мультивибратор является одновибратором без перезапуска.

Рис.15   

Если требуется иметь перезапуск одновибратора, построенного на триггере, следует обратить внимание на схему, приведённую на Рис. 15.

ОБЩЕЕ ДЛЯ ВСЕХ ФОРМИРОВАТЕЛЕЙ.

Чтобы выходное сопротивление микросхем не оказывало влияние на точность расчета длительности выходного импульса, резистор R1 должен быть номиналом не менее 10. .. 20 кОм.
Чтобы пренебречь при расчётах ёмкостями монтажа и собственными ёмкостями ИМС, номинал конденсатора С1 выбирается значением — не менее 200-600 пФ.

Если перед разработчиком стоит задача получения высокой температурной стабильности длительности выходного импульса — номинал R1 должен быть выбран

Длительность выходного импульса ждущего мультивибратора зависит как от скорости заряда (разряда) времязадающей цепи R1С1, так и от порога срабатывания логического элемента. Если заложиться 10-15% погрешностью в расчёте этого временного интервала, то можно принять Unop, равным половине напряжения питания микросхемы. В этом случае длительность формируемого импульса составит величину tи=0,69RC.

Ну и по традиции приведу незамысловатую таблицу.

РАСЧЁТ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ВЫХОДНЫХ ИМПУЛЬСОВ ОДНОВИБРАТОРОВ НА ЛОГИЧЕСКИХ ИМС

Сопротивление резистора R1		кОмМОм
Ёмкость конденсатора С1		пФнФМкФ
Постоянная времени цепи τ

 

низкие цены, в наличии на складе, бесплатная доставка, гарантия 1 год, сервисное обслуживание.

Вся текстовая и графическая информация на сайте несет информативный характер. Цвет, оттенок, материал, геометрические размеры, вес, содержание, комплект поставки и другие параметры товара представленого на сайте могут изменяться в зависимости от партии производства и года изготовления. Более подробную информацию уточняйте в отделе продаж.

 

Ведущий інтернет-магазин Западприбор — это огромный выбор измерительного оборудования по лучшему соотношению цена и качество. Чтобы Вы могли купить приборы недорого, мы проводим мониторинг цен конкурентов и всегда готовы предложить более низкую цену. Мы продаем только качественные товары по самым лучшим ценам. На нашем сайте Вы можете дешево купить как последние новинки, так и проверенные временем приборы от лучших производителей.

 

На сайте постоянно действует акция «Куплю по лучшей цене» — если на другом интернет-ресурсе (доска объявлений, форум, или объявление другого онлайн-сервиса) у товара, представленного на нашем сайте, меньшая цена, то мы продадим Вам его еще дешевле! Покупателям также предоставляется дополнительная скидка за оставленный отзыв или фотографии применения наших товаров.

 

В прайс-листе указана не вся номенклатура предлагаемой продукции. Цены на товары, не вошедшие в прайс-лист можете узнать, связавшись с менеджерами. Также у наших менеджеров Вы можете получить подробную информацию о том, как дешево и выгодно купить измерительные приборы оптом и в розницу. Телефон и электронная почта для консультаций по вопросам приобретения, доставки или получения скидки приведены возле описания товара. У нас самые квалифицированные сотрудники, качественное оборудование и выгодная цена.

 

Интернет магазин Западприбор — официальный дилер заводов изготовителей измерительного оборудования. Наша цель — продажа товаров высокого качества с лучшими ценовыми предложениями и сервисом для наших клиентов. Наш інтернет магазинможет не только продать необходимый Вам прибор, но и предложить дополнительные услуги по его поверке, ремонту и монтажу. Чтобы у Вас остались приятные впечатления после покупки на нашем сайте, мы предусмотрели специальные гарантированные подарки к самым популярным товарам.

 

Вы можете оставить отзывы на приобретенный у нас прибор, измеритель, устройство, индикатор или изделие. Ваш отзыв при Вашем согласии будет опубликован на официальном сайте без указания контактной информации.

Интернет-магазин принимаем активное участие в таких процедурах как электронные торги, тендер, аукцион.

При отсутствии на официальном сайте в техническом описании необходимой Вам информации о приборе Вы всегда можете обратиться к нам за помощью. Наши квалифицированные менеджеры уточнят для Вас технические характеристики на прибор из его технической документации: инструкция по эксплуатации, паспорт, формуляр, руководство по эксплуатации, схемы. При необходимости мы сделаем фотографии интересующего вас прибора, стенда или устройства.

Описание на приборы взято с технической документации или с технической литературы. Большинство фото изделий сделаны непосредственно нашими специалистами перед отгрузкой товара. В описании устройства предоставлены основные технические характеристики приборов: номинал, диапазон измерения, класс точности, шкала, напряжение питания, габариты (размер), вес. Если на сайте Вы увидели несоответствие названия прибора (модель) техническим характеристикам, фото или прикрепленным документам — сообщите об этом нам — Вы получите полезный подарок вместе с покупаемым прибором.

 

При необходимости, уточнить общий вес и габариты или размер отдельной части измерителя Вы можете в нашем сервисном центре. Наши инженеры помогут подобрать полный аналог или наиболее подходящую замену на интересующий вас прибор. Все аналоги и замена будут протестированы в одной с наших лабораторий на полное соответствие Вашим требованиям.

Основная особенность нашего інтернет магазина проведение объективных консультаций при выборе необходимого оборудования. У нас работают около 20 высококвалифицированных специалистов, которые готовы ответить на все ваши вопросы.

В технической документации на каждый прибор или изделие указывается информация по перечню и количеству содержания драгметаллов. В документации приводится точная масса в граммах содержания драгоценных металлов: золото Au, палладий Pd, платина Pt, серебро Ag, тантал Ta и другие металлы платиновой группы (МПГ) на единицу изделия. Данные драгметаллы находятся в природе в очень ограниченном количестве и поэтому имеют столь высокую цену. У нас на сайте Вы можете ознакомиться с техническими характеристиками приборов и получить сведения о содержании драгметаллов в приборах и радиодеталях производства СССР. Обращаем ваше внимание, что часто реальное содержание драгметаллов на 10-25% отличается от справочного в меньшую сторону! Цена драгметаллов будет зависить от их ценности и массы в граммах.

Мы предлагаем быструю международную доставку практически во все страны мира: Австралия (Australia), Австрия (Austria), Азербайджан, Албания (Albania), Алжир (Algeria), Ангилья, Ангола, Антигуа и Барбуда, Аргентина (Argentina), Аруба, Багамские острова, Бангладеш, Барбадос, Бахрейн, Белиз, Бельгия (Belgium), Бенин, Бермуды, Болгария (Bulgaria), Боливия, Бонайре, Синт-Э. и Саба, Босния и Герцеговина (Bosnia and Herzegovina), Ботсвана, Бразилия (Brazil), Британские Виргинские Острова, Бруней Даруссалам, Буркина Фасо, Бурунди, Бутан, Вьетнам (Vietnam), Вануату, Ватикан, Венесуэла, Армения, Габон, Гайана, Гаити, Гамия, Гамбия, Гана, Гватемала, Гвинея, Гибралтар, Гондурас, Гонконг, Гренада, Гренландия (Greenland), Греция (Greece), Грузия (Georgia), Дания (Denmark), Демократическая Республика Конго, Джерси, Джибути, Доминика, Доминиканская Республика, Эквадор, Эсватин, Эстония (Estonia), Эфиопия (Ethiopia), Египет (Egypt), Замбия, Зимбабве (Zimbabwe), Иордания Индонезия, Ирландия (Ireland), Исландия (Iceland), Испания (Spain), Италия (Italy), Кабо-Верде, Казахстан (Kazakhstan), Каймановы острова, Камбоджа, Камерун, Канада (Canada), Катар, Кения, Кыргызстан, Китай (China), Кипр (Cyprus), Кирибати, Колумбия (Colombia), Коморские острова, Конго, Корея (Республика) (Korea Rep. ), Коста-Рика, Кот-д’Ивуар, Куба, Кувейт, Кюрасао, Лаос, Латвия (Latvia), Лесото, Литва (Lithuania), Либерия, Ливан, Ливия, Лихтенштейн, Люксембург, Мьянма, Маврикий, Мавритания, Мадагаскар, Макао, Малави, Малайзия, Мали, Мальдивы, Мальта, Марокко (Morocco), Мексика (Mexico), Мозамбик, Молдова (Moldova), Монако, Монако, Намибия, Науру, Непал, Нигер, Нигерия (Nigeria), Нидерланды (Netherlands), Германия (Germany), Новая Зеландия (New Zealand), Новая Каледония, Норвегия (Norway), ОАЭ (UAE), Оман, Острова Кука, Пакистан, Палестина, Панама, Папуа Новая Гвинея, Парагвай, Перу, Южная Африка, Польша (Poland), Португалия (Portugal), Республика Чад, Руанда, Румыния (Romania), Сальвадор, Самоа, Сан-Марино, Саудовская Аравия (Saudi Arabia), Свазиленд, Сейшельские острова, Сенегал, Сент-Винсент и Гренадины, Сент-Китс и Невис, Сент-Люсия, Сербия (Serbia), Сингапур (Singapore), Синт-Мартен, Словакия (Slovakia), Словения (Slovenia), Соломоновые острова, Соединенное Королевство Великобритании и Северной Ирландии (United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland), Судан, Суринам, Восточный Тимор (Тимор-Лешти), США (USA), Сьерра-Леоне, Таджикистан, Тайвань (Taiwan), Таиланд (Thailand), Танзания (Объединенная Республика), Того, Тонга, Тринидад и Тобаго, Тувалу, Тунис (Tunisia), Турция (Turkey), Туркменистан, Уганда, Венгрия (Hungary), Узбекистан, Уругвай, Фарерские острова, Фиджи, Филиппины (Philippines), Финляндия (Finland), Франция (France), Французская Полинезия, Хорватия (Croatia), Центральноафриканская Республика, Чешская Республика (Czech Republic), Чили, Черногория (Montenegro), Швейцария (Switzerland), Швеция (Sweden), Шри-Ланка, Ямайка, Япония (Japan).

Иногда клиенты могут вводить название нашего інтернет магазина или официальный сайт неправильно — например, западпрыбор, западпрылад, западпрібор, западприлад, західприбор, західпрібор, захидприбор, захидприлад, захидпрібор, захидпрыбор, захидпрылад. Правильно — западприбор.

Наш технический отдел осуществляет ремонт и сервисное обслуживание измерительной техники более чем 75 разных заводов производителей бывшего СССР и СНГ. Также мы осуществляем такие метрологические процедуры: калибровка, тарирование, градуирование, испытание средств измерительной техники.

 

Если Вы можете сделать ремонт устройства самостоятельно, то наши инженеры могут предоставить Вам полный комплект необходимой технической документации: электрическая схема, ТО, РЭ, ФО, ПС. Также мы располагаем обширной базой технических и метрологических документов: технические условия (ТУ), техническое задание (ТЗ), ГОСТ, отраслевой стандарт (ОСТ), методика поверки, методика аттестации, поверочная схема для более чем 3500 типов измерительной техники от производителя данного оборудования. Из сайта Вы можете скачать весь необходимый софт (программа, драйвер) необходимый для работы приобретенного устройства.

Также у нас есть библиотека нормативно-правовых документов, которые связаны с нашей сферой деятельности: закон, кодекс, постановление, указ, временное положение.

формирователей импульсов, пояснения в энциклопедии RP Photonics; фемтосекундные импульсы, дисперсионное формирование импульсов, синтез Фурье, пространственные модуляторы света, акустооптические модуляторы, приложения

Дом	Викторина	Руководство покупателя
Поиск	«> Категории	Глоссарий	Реклама

Прожектор фотоники

Учебники

Показать статьи A-Z

Примечание: поле поиска по ключевому слову статьи и некоторые другие функции сайта требуют Javascript, который, однако, отключен в вашем браузере.

можно найти в Руководстве покупателя RP Photonics. Среди них:

Дополнительные сведения о поставщике см. в конце этой статьи энциклопедии или перейдите на страницу

.

Список поставщиков формирователей импульсов

Вас еще нет в списке? Получите вход!

Используя наш рекламный пакет, вы можете разместить свой логотип и далее под описанием вашего продукта.

В различных ситуациях желательно модифицировать форму оптических импульсов с помощью какого-либо формирователя импульсов . В частности, это происходит в контексте ультракоротких импульсов, и эта статья посвящена этой области с длительностью импульсов в пикосекундной или фемтосекундной области. Такие световые импульсы обычно генерируются пикосекундными лазерами или фемтосекундными лазерами различных типов.

Формирование импульса часто касается зависимости оптической мощности от времени, но также может включать зависящую от времени мгновенную частоту или оптический спектр. В зависимости от приложения могут потребоваться различные формы импульсов. Например, можно просто получить плоскую спектральную фазу. Более сложным случаем является генерация некоторой заданной временной эволюции мгновенной частоты. В некоторых случаях формируются импульсы довольно сложной формы, а не просто формы, такие как гауссовская, сеч.0055 2 или параболические, но импульсы с сильными и сложными модуляциями оптической мощности и фазы.

Могут применяться самые разные физические принципы формирования импульсов, и наиболее важные из них объясняются в следующих разделах.

Частными случаями формирования импульса являются сжатие и растяжение импульса, когда основной интерес представляет изменение длительности импульса, а не детальная временная или спектральная форма.

В этой статье не рассматривается формирование электрических импульсов, которое часто применяется, например, в контексте обработки сигналов. Кроме того, в статье не рассматриваются эффекты формирования импульсов в лазерах с синхронизацией мод, а рассматривается только формирование импульсов, применяемое к импульсам после их генерации. Кроме того, он не относится к нелинейным устройствам формирования импульсов, таким как насыщающиеся поглотители.

Методы формирования импульсов

Прямое временное формирование

В принципе, он может напрямую управлять формой импульса с помощью какого-то оптического модулятора. Однако даже самые быстрые доступные модуляторы в лучшем случае достаточно быстры для очень грубого временного формирования относительно длинных пикосекундных импульсов. Поэтому обычно применяются совершенно другие методы, описанные в следующих разделах.

Формирование дисперсионного импульса

Временная форма светового импульса может быть изменена путем применения хроматической дисперсии. В упрощенной физической картине это означает, что относительное время прихода составляющих импульсов с различной длиной волны управляется с помощью зависящей от длины волны групповой задержки в формирователе импульсов.

В простых случаях применяется хроматическая дисперсия с фиксированным спектральным профилем. Например, профиль дисперсии чирпированного зеркала, объемной брэгговской решетки или волоконной брэгговской решетки можно оптимизировать для конкретной цели формирования импульса.

В других случаях требуется переменное (регулируемое или программируемое) формирование импульса. Это можно реализовать разными техниками. Обычно используют какие-то методы синтеза Фурье (также называемые формированием импульса с преобразованием Фурье 9).0052), где каким-то образом манипулируют амплитудой и/или фазой многих различных спектральных компонентов, чтобы получить желаемую временную форму импульса. Такие подходы обычно не требуют чрезвычайно быстрых модуляторов и т.п., а вместо этого требуют пространственного или временного разделения компонентов различных длин волн.

Типичный метод заключается в пространственном разделении компонентов длины волны с помощью дифракционной решетки, затем их распространении по параллельным путям с помощью линзы, затем направлении света через пространственный модулятор света (например, нематический жидкокристаллический модулятор) и, наконец, пространственной рекомбинации компоненты длины волны дополнительными оптическими элементами или теми же, что используются для пространственного разделения. На рис. 1 показана типичная оптическая установка.

Рисунок 1: Оптическая схема сверхбыстрого формирователя импульсов на основе дифракционных решеток, линз и пространственного модулятора света. Компоненты с разными длинами волн (из которых показаны только три) пространственно разделены в устройстве, но в конце рекомбинированы. Можно контролировать спектральные амплитуды или фазы, или и то, и другое.

Каждый элемент пространственного модулятора света может, например. действовать как фазовый модулятор для небольшого спектрального диапазона. С другими модуляторами можно также регулировать спектральную амплитуду или и амплитуду, и фазу, а иногда и поляризацию. Часто используются только фазовые модуляторы, и хотя они не дают полной свободы для формирования импульса, во многих случаях этого подхода достаточно, поскольку спектральная фаза имеет первостепенное значение.

Как правило, пространственный модулятор света имеет количество каналов порядка 1000. Это означает, что около 1000 спектральных характеристик можно контролировать независимо.

Обратите внимание, что хроматические аберрации линз могут привести к неидеальной рекомбинации компонентов различных длин волн и, таким образом, к сложным пространственно-временным эффектам. В этом отношении установки с криволинейными зеркалами лучше, так как они не проявляют хроматической дисперсии.

Как правило, оптическая юстировка таких сверхбыстрых формирователей импульсов очень важна. Если компоненты с различными длинами волн не полностью рекомбинируются в пространстве после устройства, могут возникнуть нежелательные пространственно-временные эффекты. По сути, тогда можно получить разные формы временных импульсов в разных местах.

Обратите внимание, что дифракция на модуляторе света, в зависимости от запрограммированного шаблона модуляции, препятствует идеальному сбору всего света в один выходной пучок. Тем не менее, этот метод можно использовать для создания произвольных профилей фазы и амплитуды в пределах ограничений, которые в основном определяются спектральным диапазоном и разрешением, как поясняется ниже.

Какой спектральный диапазон и разрешение требуется?

Полученное временное разрешение ограничено не спектральным разрешением, а шириной охватываемого спектрального диапазона. С другой стороны, спектральное разрешение определяет временной диапазон, который могут охватывать сформированные импульсы. Например, двойной импульс с большим временным интервалом имеет быстромодулированный оптический спектр.

Формирователи импульсов с преобразованием Фурье ориентировочно легче реализовать для фемтосекундных импульсов, чем для пикосекундных импульсов, поскольку более широкая полоса пропускания более коротких импульсов облегчает пространственное разделение спектральных компонентов.

Обратите внимание, что можно использовать довольно медленный модулятор пространственной амплитуды; на самом деле обычно используются жидкокристаллические модуляторы. Их ограниченная скорость означает только то, что детали формирования импульса не могут быть быстро изменены. Максимальная частота обновления шаблона составляет порядка 100 Гц. Однако формировать последовательности импульсов с очень высокой частотой повторения импульсов не проблема, если допустимо, что не каждый импульс может быть сформирован индивидуально.

Формирование импульса с помощью деформируемых или подвижных зеркал

Вместо жидкокристаллического модулятора можно использовать деформируемое зеркало, которое используется, например, в адаптивной оптике. Когда компоненты с разными длинами волн попадают в разные точки зеркала, их оптической фазой можно управлять независимо, если можно независимо контролировать возвышение этих точек. Вместо деформируемого зеркала можно также использовать набор небольших подвижных зеркал. Обычно количество независимо управляемых спектральных характеристик существенно меньше, чем достижимо либо с жидкокристаллическими модуляторами, либо с акустооптическими устройствами, как описано ниже.

В особо простом варианте вместо деформируемого зеркала используется одно плоское зеркало, которое можно только наклонить. Наклон создает только линейную спектральную фазу, что приводит к временному сдвигу. Таким образом, устройство на самом деле не является истинным формирователем импульсов, а только устройством сдвига импульсов. Однако по сравнению с другими типами оптических линий задержки частоты модуляции могут быть значительно выше.

Акустооптический формирователь импульсов

Существуют различные виды акустооптических формирователей импульсов. Один из них очень похож на описанные выше формирователи импульсов с преобразованием Фурье; по существу, в качестве пространственного модулятора света используется акустооптический модулятор. Когда оптические импульсы проходят через модулятор, он должен содержать акустическую картину пространственной формы, которая приводит к желаемой степени дифракции для различных компонентов длины волны. Для этой цели модулятор обычно приводится в действие программируемым генератором ВЧ-функций, также называемым 9.0051 сигнал произвольной формы генератор (AWG).

По сравнению с описанной выше формой импульса акустооптический модулятор отличается следующими аспектами:

• Вносимые потери значительно выше.
• Паттерн модуляции можно обновлять гораздо быстрее — например, с частотой обновления порядка 100 кГц (или даже больше) вместо 100 Гц. С другой стороны, невозможно применить формирование к цугам импульсов с высокой частотой следования импульсов, поскольку они получаются от типичных лазеров с синхронизацией мод (например, 100 МГц), поскольку сгенерированная акустическая картина движется в устройстве со скоростью звук. Для каждого оптического импульса необходимо подготовить хорошо синхронизированный акустический импульс. Длина устройства, деленная на скорость звука, устанавливает верхний предел обратной скорости обновления. Поэтому такие формирователи импульсов подходят, например, для систем сверхбыстрых усилителей, где частота следования импульсов существенно снижается с помощью селектора импульсов, но не напрямую для лазеров с синхронизацией мод.
• Труднее обрабатывать очень широкополосные импульсы. В основном это связано с тем, что угол отклонения модулятора вносит существенную дополнительную длину пути, зависящую от длины волны, т. е. хроматическую дисперсию; хотя это в принципе можно компенсировать, это трудно сделать без введения хроматической дисперсии более высокого порядка.

Другой тип акустооптического формирователя импульсов, который можно реализовать с помощью гораздо более простой и компактной оптической схемы, основан на акустооптическом перестраиваемом фильтре, который здесь называется Акустооптический программируемый дисперсионный фильтр (АОПДФ). В этом устройстве световой импульс распространяется коллинеарно со звуковой волной, которая снова управляется управляемым компьютером функциональным генератором, соединенным с пьезопреобразователем модулятора. Взаимодействие с акустической волной приводит к переходу энергии в другую моду поляризации — например, из обыкновенной в необыкновенную поляризацию. Для одной конкретной акустической частоты этот синхронизированный по фазе перенос работает только в ограниченном диапазоне оптических частот. При подходящем наложении акустических волн можно контролировать амплитуду и фазу всего оптического выхода с экстраординарной поляризацией.

Применение формирователей импульсов

В следующих разделах приведены несколько примеров применения сверхбыстрых формирователей импульсов.

Компенсация дисперсии и нелинейностей в системах усилителей

В системе сверхбыстрых усилителей, основанной на усилении чирпированных импульсов (CPA), важно иметь компрессор импульсов, который достаточно точно формирует плоскую спектральную фазу выходного сигнала, чтобы максимально достигается пиковая мощность и минимальная длительность импульса. Из-за различных допусков устройства этого трудно достичь в случаях, когда требуется большое растяжение импульса, например, из-за высокой энергии импульса. Тогда может быть удобно иметь программируемый формирователь импульсов в дополнение к фиксированному расширителю импульсов, с помощью которого можно выполнять точную настройку фазы спектра. Тогда также можно компенсировать дополнительные нелинейные изменения фазы, возникающие из-за керровской нелинейности усиливающей среды. Таким образом, можно также допустить более сильные нелинейные эффекты.

Оптическая связь

Компенсация дисперсии также часто требуется в системах оптоволоконной связи. Формирователи импульсов могут обеспечить гибко регулируемую компенсацию дисперсии. Это может быть особенно интересно для систем, использующих мультиплексирование с временным разделением при очень высоких скоростях передачи данных.

Кроме того, можно кодировать информацию об ультракоротких световых импульсах через их спектр – например, запечатлевая определенную спектральную фазу, что также полностью меняет их временной профиль. Полная пиковая мощность исходного импульса извлекается вторым формирователем импульса только в том случае, если он в основном компенсирует первоначально примененную фазовую модуляцию. Это можно использовать в контексте системы множественного доступа с оптическим кодовым разделением каналов (O-CDMA). Здесь используется несколько оптических передатчиков, которые используют разные фазовые кодировки, и для каждого из них приемник, который применяет противоположные спектральные изменения фазы, с помощью которых он может обнаруживать только сигналы от соответствующего передатчика [3].

Управление химическими реакциями

Хорошо известно, что химические реакции могут быть инициированы светом, который используется для возбуждения атомов или молекул. Обычно это не приводит к точному контролю; одновременно могут быть инициированы различные виды химических реакций. Однако в некоторых ситуациях можно тщательно контролировать химические реакции, используя специальные фемтосекундные импульсы от формирователя импульсов, управляемого компьютером [2].

Могут потребоваться довольно сложные формы импульсов, которые могут даже не быть известны сразу; они связаны со сложной квантовой динамикой молекул. Существуют схемы адаптивного формирования импульса, в которых используется компьютерный алгоритм оптимизации формы импульса, например, получает максимальное количество определенного продукта реакции.

Оптическая когерентная томография

В некоторых системах оптической когерентной томографии требуется очень высокая скорость сканирования. Ограничивающим фактором может быть скорость оптической линии задержки. Довольно высокие скорости могут быть достигнуты с помощью формирователя импульсов, включающего наклонное зеркало, как объяснялось выше. Обратите внимание, однако, что лазеры со свипированием по длине волны могут обеспечивать гораздо более высокие скорости сканирования.

Проверка производительности с характеристикой импульса

Для контроля формы импульса можно применять различные методы характеристики импульса, например, до и после формирователя импульсов для контроля работы. В частности, помимо оптических кросс-корреляторов существуют методы оптического стробирования с частотным разрешением (FROG) и спектрально-фазовой интерферометрии (SPIDER).

Поставщики

В Руководстве покупателя RP Photonics указаны 9 поставщиков формирователей импульсов. Среди них:

Fastlite

Продукты Dazzlers (или AOPDF) представляют собой готовые к использованию системы формирования сверхбыстрых импульсов, выполняющие одновременное и независимое программирование спектральной фазы и амплитуды сверхбыстрых лазерных импульсов.

См. также прибор Dazzler с высокой частотой повторения, работающий с частотой повторения импульсов до 100 кГц.

С более чем 500 системами, установленными по всему миру, Dazzler является эталонным инструментом для ваших приложений по формированию импульсов.

TeraXion

TPSRX — расширенный настраиваемый расширитель импульсов от Teraxion позволяет адаптировать форму импульса сверхбыстрого лазера.

Вопросы и комментарии от пользователей

Здесь вы можете задать вопросы и комментарии. Если они будут приняты автором, они появятся над этим абзацем вместе с ответом автора. Автор принимает решение о принятии на основе определенных критериев. По существу, вопрос должен представлять достаточно широкий интерес.

Пожалуйста, не вводите здесь личные данные; в противном случае мы бы удалили его в ближайшее время. (См. также нашу декларацию о конфиденциальности.) Если вы хотите получить личную обратную связь или консультацию от автора, свяжитесь с ним, например. по электронной почте.

Ваш вопрос или комментарий:

Проверка на спам:

  (Пожалуйста, введите сумму тринадцати и трех в виде цифр!)

Отправляя информацию, вы даете свое согласие на возможную публикацию ваших материалов на нашем веб-сайте в соответствии с нашими правилами. (Если вы позже отзовете свое согласие, мы удалим эти материалы.) Поскольку ваши материалы сначала просматриваются автором, они могут быть опубликованы с некоторой задержкой.

Библиография

[1]	М. М. Веферс и К. А. Нельсон, «Анализ программируемой генерации ультракоротких волн с использованием жидкокристаллических пространственных модуляторов света», J. Opt. соц. Являюсь. B 12 (7), 1343 (1995), doi:10. 1364/JOSAB.12.001343
[2]	A. Assion et al. , «Управление химическими реакциями с помощью оптимизированных по обратной связи фазовых фемтосекундных лазерных импульсов», Science 282, 919 (1998), doi:10.1126/science.282.5390.919
[3]	HP Sardesai, C. -С. Чанг и А. М. Вайнер, «Испытательный стенд системы связи множественного доступа с кодовым разделением фемтосекунд», IEEE J. Lightwave Technol. 16 (11), 1953 (1998), doi:10.1109/50.730356
[4]	F. Verluise et al. , “Управление амплитудой и фазой ультракоротких импульсов с помощью акустооптического программируемого дисперсионного фильтра: сжатие и формирование импульса”, Опт. лат. 25 (8), 575 (2000), doi:10.1364/OL.25.000575
[5]	А. М. Вайнер, “Формирование фемтосекундных импульсов с использованием пространственных модуляторов света”, Rev. Sci. Инструм. 71, 1929 (2000), doi: 10.1063/1.1150614
[6]	JC Vaughan и др. , «Формирование фемтосекундных импульсов на основе дифракции с помощью двумерного пространственного модулятора света», Опт. лат. 30 (3), 323 (2005), doi:10.1364/OL.30.000323
[7]	JW Wilson, P. Schlup and R.A. , фазовая маска высокого разрешения», Опт. Express 15 (14), 8979 (2007), doi: 10.1364/OE.15.008979
[8]	Дж. Т. Уиллитс, А. М. Вайнер и С. Т. Кандифф, «Теория формирования построчного импульса с быстрым обновлением», Опт. Express 16 (1), 315 (2008), doi:10.1364/OE.16.000315
[9]	F. Ni et al. , “Формирование высокоскоростных оптических импульсов на основе программируемых пространственных модуляторов света ниобата лития”, Опт. лат. 48 (4), 884 (2023), doi:10.1364/OL.477967

(Предложите дополнительную литературу!)

См. также: ультракороткие импульсы, сжатие импульсов, характеристика импульсов, жидкокристаллические модуляторы
и другие статьи в рубрике Фотонные устройства, световые импульсы

Если вы хотите разместить ссылку на эту статью на каком-либо другом ресурсе (например, на своем сайте, в социальных сетях, на дискуссионном форуме, в Википедии), вы можете получить необходимый код здесь.

HTML-ссылка на эту статью:

  
 Статья о формирователях импульсов 
 в  
 Энциклопедия RP Photonics 

С изображением для предварительного просмотра (см. поле чуть выше):

  
  alt="article"> 

Для Википедии, например. в разделе «==Внешние ссылки==»:

 * [https://www.rp-photonics.com/pulse_shapers.html 
 статья о формирователях импульсов в Энциклопедии RP Photonics] 

Формирователь импульсов среднего ИК-диапазона QuickShape

QuickShape IR — это формирователь импульсов среднего ИК-диапазона, разработанный и спроектированный для простоты использования. Он устанавливается в вашей лаборатории и полностью поддерживается PhaseTech.

FAST

QuickShape IR может переключать формы импульсов на основе кадр за кадром .

Независимо от того, сканируете ли вы задержки, частоты или другие формы импульсов, наш подход к быстрому пошаговому сканированию улучшает отношение сигнал/шум по сравнению с традиционными методами сканирования.

Быстрое сканирование позволяет усреднение на лету . Это предотвращает усреднение больше, чем необходимо, и означает, что в день можно проводить больше экспериментов.

ГИБКАЯ

Фазовый цикл

Сканирование во временной и частотной областях

Вращающаяся рамка

Гауссова, лоренцевская, эталонная, обратная формы Элатона

Коррекция GVD и TOD

Пользовательские формы импульсов

QuickShape IR — универсальный многофункциональный инструмент для экспериментов в фемтосекундной области среднего ИК-диапазона.

Благодаря множеству встроенных функций, а также возможности использовать пользовательские последовательности импульсов, QuickShape можно использовать для большого количества различных экспериментов.

МНОГИЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ

2D IR во временной области

SFG во временной области

2D IR в частотной области

Гетеродинный 2D SFG

Переходный 2D 8 IR Поглощение0037 Когерентное управление

Оптическая линия задержки с быстрым сканированием

Нажмите, чтобы просмотреть примеры экспериментальных схем для многих приложений наших формирователей импульсов среднего ИК-диапазона.

УДОБНОЕ ДЛЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

изменение экспериментов одним нажатием кнопки

Импульсные последовательности для многих встроенных экспериментов. Клиенты могут разрабатывать новые эксперименты с возможностью загрузки пользовательских форм импульсов.

Включает управляющие ВП LabView ^TM для включения формирователя импульсов в существующий или новый код.

Доступна подключаемая система для управления существующими детекторами и каскадами задержки, а также для проведения экспериментов.

подробнее о программном обеспечении QuickControl

ДИАПАЗОН ДЛИН ВОЛН

QuickShape IR работает в широком диапазоне длин волн, охватывающем наиболее широко изучаемые колебания белков, ДНК и РНК, карбонилов металлов и воды.

Пользовательские QuickShapes могут быть изготовлены практически для любой длины волны, просто сообщите нам, что вам нужно.

УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЙ ДИЗАЙН

Наша конструкция поколения 4 ^{-го поколения} является наиболее компактным, удобным и точным формирователем импульсов среднего ИК-диапазона. То, что раньше занимало часы, теперь занимает всего несколько минут.

Отражающая оптика для гибкости длины волны.

Упрощенная компоновка для легкого выравнивания.

Моторизованные решетки для легкой настройки длины волны.

ПРОВЕРЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

QuickShape IR основан на технологии из следующих и других публикаций

«Экспериментальные реализации двумерной ИК-спектроскопии с помощью конструкции формирователя горизонтальных импульсов и матричного детектора в фокальной плоскости», Аянджит Гош, Арнальдо Л. Серрано, Трейси А. Оуденховен, Джошуа С. Острандер, Эллиот К. Эклунд, Александр Ф. Блэр, Мартин Т. Занни
Optics Letters, 41, 524 (2016)

«Спектроскопия SFG во временной области с использованием формирования импульса среднего ИК-диапазона: практические и внутренние преимущества», Дженнифер Э. Лаасер, Вей Сюн, Мартин Т. Занни
Journal of Physical Chemistry B, 115, 2536 (2011)

«Структурная кинетика белков, специфичная для остатков, путем объединения изотопной маркировки, формирования импульсов в среднем ИК-диапазоне и когерентной двумерной ИК-спектроскопии». Крис Т. Миддлтон, Энн Мари Войс, Судипта С. Мукерджи, Мартин Т. Занни
Methods, 52, 12 (2010)

«Как превратить ваш эксперимент с насосом-зондом в многомерный спектрометр: двумерная ИК-спектроскопия и спектроскопия видимого диапазона посредством формирования импульса», Санг-Хи Шим, Мартин Т. Занни
Физическая химия Химическая физика, 748, 11 (2009)

«Управление вибрационным возбуждением с помощью формованных импульсов среднего ИК-диапазона».