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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:詹介文
研究生(外文):Chieh-wen Chan
論文名稱:皮秒時域資料擷取與運動控制系統設計
論文名稱(外文):Design of data acquisition and motion control system used for picosecond lasers
指導教授:魏台輝
指導教授(外文):Tai-huei Wei
學位類別:碩士
校院名稱:國立中正大學
系所名稱:物理所
學門:自然科學學門
學類:物理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:39
中文關鍵詞:Z軸掃描技術自相干技術資料擷取系統
外文關鍵詞:Z-scan techniqueautocorrelationdata acquisition system
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本論文的主旨是為實驗室現有的皮秒雷射,設計一套自動控制系統,用以量測雷射脈衝光能並且控制樣品的移動。這套系統的製作包括光能探測器與步進馬達的選擇、電子電路的設計、以及自動控制軟體的編寫。與本實驗室去年為了奈秒雷射製作的系統相比,這套系統多了一套自相干儀,可以在實驗中監測每一發脈衝的時寬。當我們完成這套系統的製作之後,我們用之對標準樣品進行Z-scan實驗,證實其完整正確。
在脈衝光能量測上,我們使用EG&G公司生產之UV-444BQ 光電二極體,並搭配訊號放大、反轉與峰值維持等電路,使輸出電壓的峰值正比於脈衝光能大小,且延續一段很長的時間(10秒以上),以便於類比/數位轉換器(A/D converter)擷取其值,然後輸入電腦,供電腦記錄脈衝光能。
自動控制軟體方面,我們使用美商國家儀器公司(National Instruments)開發的軟體 LabVIEW,來撰寫程式以控制光能的讀取以及步進馬達的移動。
在LabVIEW軟體變得流行之前,我們採用北德州立大學物理系所撰寫的驅控軟體。該軟體係在DOS環境下,由Pascal語言寫成,其中包括數千條的程式指令(含低階組合語言),對使用者而言較為不便。相反地,LabVIEW軟體係在Windows環境下工作,提供我們圖形化程式碼來撰寫自動控制程式。與Pascal相較,LabVIEW顯得較容易上手,而且程式碼方面也比較容易修改及維護,是一套強大的軟體。
The purpose of this thesis is to make a new computer controlled data acquisition system to measure the picosecond (ps) laser pulse energy and move the sample. Using the system built last year, when we perform measurements, we can monitor each individual pulse’s energy and exclude the data obtained with the pulses whose energies lie outside the energy window. This helps to reduce the noise of the data. In this newly designed system, we introduce the autocorrelation function to additionally monitor the input picosecond pulse duration. This further reduces the noise by ignoring the data obtained with too long or too short pulses.
To measure ps pulse laser energy, we choose the EG&G UV-444BQ photodiode with a series of circuits which sequentially read the pulse energy, convert the signal phase by , and hold the peak voltage for a long time (10 seconds). When the peak voltage corresponds to the laser pulse energy, by peaking and holding it, we can easily pick it up using a kilohertz analog-to-digital (A/D) converter which is commercially available.
The hardware control program is written with National Instruments automatic control software “LabVIEW”. Because this program operates under the Windows interface, it is much friendlier for users than the Pascal automatic control system under DOS interface that has been used in the past in our laboratory. When writing the Pascal program formerly, we need to write a lot of codes, including the assembly ones, to control the data acquisition and sample motion actions. So the programmer must have sufficient skill, experience and carefulness to deal with this program. With LabVIEW design program, however, we can perceptively write, modify and operate the program all by graphic codes.
We test our system’s performance with ps Z-scan experiments on a standard sample (methyl blue). In the measurements, the autocorrelation is incorporated to monitor the pulse width.
第一章 緒論 1
第二章 實驗技術與裝置簡介 3
2.1 Z-scan實驗技術簡介 3
2.2 自相干儀(Autocorrelator) 6
2.3 資料擷取(Data Acquisition)量測系統 11
2.4 圖形化自動控制軟體LabVIEW 14
2.5 步進馬達(Stepping Motor) 16
第三章 自動控制系統 21
3.1 脈衝光時域 21
3.1.1 脈衝雷射之光能檢測器 21
3.1.2 訊號反轉與峰值電壓維持(Peak and Hold)電路 22
3.1.3 觸發器(Trigger) 24
3.1.4 脈衝時域Z-scan控制程式 27
第四章 系統測試與結果呈現 32
4.1 脈衝Z-scan實驗測試結果 32
4.1.1 自相干儀測試結果 32
4.1.2 皮秒時域Z-scan實驗測試結果 32
第五章 結論與未來工作 38
參考文獻 39
[1] 李民富,國立中正大學物理研究所論文,1996。
[2] 馬仕信,國立中正大學物理研究所論文,2000。
[3] 吳正文,國立中正大學物理研究所論文,2004。
[4] 劉信男,國立中正大學物理研究所論文,2005。
[5] LabVIEW Motion Control Course Manual。
[6] LabVIEW Data Acquisition Course Manual。
[7] 蕭子健,LabVIEW 基礎篇、進階篇。
[8] http://www.csim.com.tw/teach.html。
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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