锁相放大器在光谱实验中的一个应用

锁相放大器是检测淹没在噪声中的微弱信号的仪器,在科学研究中有着广泛的应用。因此,培养学生掌握这方面的技术和应用,在物理实验教学中,是一个很有意义的课题。本文介绍锁相放大器在He—Ne激光旁侧光谱的研究中的应用。     

锁相放大器的新进展

主要介绍了模拟锁相放大器和数字锁相放大器原理、特点、过渡和发展过程.通过数字锁相放大器的硬件的模块化结构、灵活的算法设计、软件的升级能力、应用的范围和特点以及性价比等,说明锁相放大器发展的前景和动力.     

利用数字锁相放大器对甲烷气体进行谐波探测的实验研究

利用数字锁相放大器探测了甲烷气体位于6 105.369 4 cm-1处的弱吸收线的高次谐波,并通过计算机实现了对数字锁相放大器的远程控制,用Visual Basic 6.0编制了一套通信应用程序,界面友好。实验结果与理论分析相吻合,充分验证了数字锁相放大器用于探测微量气体直接吸收光谱的高次谐波,能获得相当好的信噪比。可利用此结论对弱吸收线进行探测,从而为高灵敏探测污染气体提供了一种简单有效的实验方法。     

锁相放大器的研究进展

锁相放大器可同时在时间与幅度两个维度实现高精度信号测量,是精密系统测控的关键部件.本文以锁相放大器的概念、技术与应用的概貌作为导引,先以模拟、数字以及虚拟锁相放大器的主要关系与区分方法说明锁相放大器的发展演变,继而按照锁相环的阶与型从数学角度对锁相放大器进行分类.随后介绍锁相放大器的幅度、频率与相位噪声等主要性能的测试流程与计量标定进展,讨论相位噪声、时域抖动、阿伦方差等关键指标之间的换算关系以及和幅度噪声之间的耦合关联.最后,列举锁相放大器在光谱增强、阻抗分析、磁性测量、显微成像、空间探测领域的应用形式与效果,通过一些新型应用展望它通过智能计算、精准物联等途径从科学仪器走向工业甚至民品的前景.     

PE-7265型锁相放大器在旁侧光谱实验中的应用

针对He-Ne激光器旁侧光谱实验，开发了PE-7265锁相放大器的RS232，ADC1，ADC2，ADC3及CH1等接口，并将这些接口应用于该实验，得到了较好的实验结果。     

研究为导向之物理实验技术课程设计——以自制学生级锁相放大器教学课程之设计为例

实验物理教学课程的内涵与成效在过去数十年中一直是受到学者们的质疑.而其改进工作亦从无间断,从食谱式的引导,转换成探究式教学;从单调的手工数据量测升级为电脑自动化量测,再再看到许多学者的投入与努力.然而大学实验教学课程在奠定专题生与研究生之动手做的基础能力方面,仍有许多努力空间,笔者在进行物理系高年级之物理实验技术课程中,以锁相放大器为教学标的,透过一系列的课程,从理论、电路实作、应用等方面,让学生能深刻了解此仪器所要解决的物理问题与操作时参数的选用与设定,并自制一个简易型的线性变数差动变压器（LVDT）作为测试锁相放大器应用的仪器.经过完整、有系统的学习后,学生在日后进行研究实验中,面对一台研究级的锁相放大器时,较能得心应手,解决问题.     

S波段相对论速调管放大器锁相特性

对相对论速调管放大器（RKA）锁相特性进行了粒子模拟与实验研究。在2.5维粒子模拟中,研究了电子束电压波形特征对RKA锁相特性的影响,结果表明:电子束电压波形上冲对RKA锁相特性有正面影响,即能够减小相位差达到锁定状态的时间,幅度为20%的上冲导致大约23的相位差变化;波形顶降则对RKA锁相特性有负面影响,可使相位差过早地偏离稳定值,幅度为5%的顶降大约能引起50的相位差偏离;电压波形的上升时间对RKA相位锁定特性也有影响,但规律不明显。在三维粒子模拟和实验中,研究了导引磁场大小对RKA锁相特性的影响,结果表明,在1.6 T以下,RKA输出微波与种子源微波之间的相位差锁定值总体上随导引磁场的增大而减小,在细节上,呈现阶跃形式,即一定范围内导引磁场大小变化不会导致相位差的改变。实验研究表明,在导引磁场范围为0.6~1.2 T时,RKA锁定相位差随导引磁场的增大而减小,阶跃现象不明显。     

功能性近红外光谱系统及锁相放大器算法的研究

功能性近红外光谱(functional near-infrared spectroscopy, fNIRS)技术是一种新兴的非侵入式光学技术,该技术可以测量脑皮层的功能性活动信息。介绍了单通道fNIRS系统的开发,为了验证系统的性能,2人参与了算数运算任务,获得了氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的浓度变化。锁相放大器在fNIRS系统中可以很好地提取淹没在噪声中微弱的光强信号,但是模拟锁相放大器价格昂贵,对多通道系统来说是很大的负担。设计了数字锁相放大器算法,通过与模拟锁相进行比较,结果表明设计的数字锁相放大器可以取代价格昂贵的模拟锁相放大器。     

S波段相对论速调管放大器锁相特性

对相对论速调管放大器（RKA）锁相特性进行了粒子模拟与实验研究。在2.5维粒子模拟中,研究了电子束电压波形特征对RKA锁相特性的影响,结果表明：电子束电压波形上冲对RKA锁相特性有正面影响,即能够减小相位差达到锁定状态的时间,幅度为20%的上冲导致大约23的相位差变化;波形顶降则对RKA锁相特性有负面影响,可使相位差过早地偏离稳定值,幅度为5%的顶降大约能引起50的相位差偏离;电压波形的上升时间对RKA相位锁定特性也有影响,但规律不明显。在三维粒子模拟和实验中,研究了导引磁场大小对RKA锁相特性的影响,结果表明,在1.6 T以下,RKA输出微波与种子源微波之间的相位差锁定值总体上随导引磁场的增大而减小,在细节上,呈现阶跃形式,即一定范围内导引磁场大小变化不会导致相位差的改变。实验研究表明,在导引磁场范围为0.6~1.2 T时,RKA锁定相位差随导引磁场的增大而减小,阶跃现象不明显。     

双向反射率测量中锁相放大器的设计

均匀材料表面除镜反射方向的其他散射方向光辐射强度都较微弱.采用信号参量估计中行的最大似然估计,应用相关检测技术,利用被测信号与背景噪声不相关特性,设计了适于微弱光电信号检测的装置--锁相放大器.对金刚砂反射天顶角-55°～55°范围测量的实验结果与双向反射率(BRDF)模型比较显示,在可见光0.632 8 μm波段,误差为3.43%;近红外1.34 μm波段,误差只有0.01%.该锁相放大器适用于材料表面双向反射率的测量.     

利用锁定放大器测量微弱信号的实验方法研究

根据锁定放大器的工作原理,提出了利用锁定放大器检测微弱信号的实验方法。并指出了影响测量的几个参数。     

用差动放大器测量低电阻

根据伏安法测量电阻的优点以及电压跟随器和差动放大器的特点,提出了在低电阻测量中能消除导线电阻和接触电阻影响的一种新方法。设计了完整的实验电路,经过实际测量证明了该方法是可行的。     

具有LC谐振网络放大器的设计

在电子线路设计试验中，学生经常进行各种电路的设计训练。本文介绍了一种具有 Ｌ Ｃ 谐振网络的晶体管放大器的设计思路及方法。     

GaP纯绿发光二极管的近红外发光研究

本文测量了GaP纯绿发光二极管在室温和液氮温度下的近红外发光光谱,观测到许多重叠的宽带发光.按高斯线型对光谱进行拟合,将其分解为6个发光谱峰,讨论了这些深能级发光的来源和它们对GaP发光二极管的发光强度的影响.     

单缝衍射相对光强在轴线上的探讨

利用高灵敏光电传感器和旋转运动传感器的组合,记录了单缝的夫琅和费衍射的相对光强的分布规律,并对实验现象进行了一定的探讨。     

脉冲激光激发Cu等离子体温度的玻耳兹曼方法测量研究

 以YAG调Q脉冲激光为光源,以金属Cu作为样品,使用CCD技术采集Cu等离子体瞬态光谱,用玻耳兹曼分布法对激光等离子体的温度进行了测量。由测量结果可知,当激光脉冲能量为0.1J时,测量的Cu谱为原子激发谱,等离子体温度为14063K。作为对比,还用同样方法测量了交流电弧激发的Cu等离子体温度。所建立的测温方法对于研究激光与物质的相互作用有重要应用前景。     

染料激光放大器最佳增益长度研究

在横向泵浦脉冲染料激光器中,虑及染料激发态在激光波长处的吸收,根据稳态运转转条件,应用极值原理,给出其最佳增益与染料长度的关系式。     

染料激光放大器最佳增益长度研究

在横向泵浦脉冲染料激光器中,虑及染料激发态在激光波长处的吸收,根据稳态运转转条件,应用极值原理,给出其最佳增益与染料长度的关系式。     

非晶硅碳薄膜发光二极管发光的热致猝灭

本文详细测试了用RF-PECVD法制备的非晶硅碳薄膜发光二极管的光强电流特性和温度对器件发光强度的影响.在直流电流驱动下,器件的发光在注入电流1A/cm2左右趋于饱和,而在低占空比的脉冲电流驱动下器件的发光直至注入电流20A/cm2仍随电流近似线性增长,但提高环境温度发光随之下降.结合对器件受热情况分析表明,热致猝灭而非场致猝灭导致了器件在大电流下的发光饱和,并简要提出了改进器件散热的措施.     

NUMERICAL STUDY OF A RATIONAL HARMONICAL MODE-LOCKED SEMICONDUCTOR OPTICAL AMPLIFIER FIBER RING LASER

Based on the self-reproduction theory, a rational harmonic mode-locked semiconductor optical amplifier fiber ring laser was numerically investigated. The system parameters effects on pulse-amplitude equalization of rational harmonic mode locking was analyzed and the numerical result shows that the 2∼5 order rational harmonic mode-locked pulse with the small amplitude ripple can be obtained only by adjusting the system parameters.