Moku:Lab集成成示波器、頻譜分析儀、波形發(fā)生器、相位表、數(shù)據(jù)記錄器、鎖相放大器、PID控制器、頻率響應(yīng)分析儀、數(shù)字
濾波器、任意波形發(fā)?生器、FIR濾波器生成器和激光鎖頻/穩(wěn)頻十二個(gè)專業(yè)儀器于一臺(tái)設(shè)備。適?于信號(hào)采集、處理分析、控
制系統(tǒng)等應(yīng)?。僅需通過軟件操控多儀器間功能切換，硬件便可以快速重新配置并執(zhí)?的儀器功能。同時(shí)我們?cè)诓粩嘣鰪?qiáng)
當(dāng)前儀器功能，客戶無需增加成本即可獲得更多強(qiáng)大功能及豐富的用戶體驗(yàn)。
可視化操作界面
iPad—Moku引以為豪的觸控操作界?，通過直觀統(tǒng)?的iPad界?實(shí)現(xiàn)?線配置和操控您的儀器。節(jié)省學(xué)習(xí)儀器操作時(shí)間，將
精力投入到實(shí)驗(yàn)的理解及結(jié)果分析。
多種連接方案
Python, LabVIEW, MATLAB—PC端使?
免費(fèi)下載升級(jí)Moku:Lab App
產(chǎn)品特點(diǎn)
節(jié)省?作臺(tái)空間、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)環(huán)境
可遠(yuǎn)程控制，滿?嚴(yán)格實(shí)驗(yàn)環(huán)境要求
?巧輕便、隨時(shí)隨地戶外?作
Moku:Lab應(yīng)用于任意二維圖像掃描
在任意圖像掃描應(yīng)用中，我們將闡述如何使用Moku:Lab任意波形發(fā)生器驅(qū)動(dòng)Newport FSM-300快速控制反射鏡系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)激
光任意圖案的二維平面掃描。將以Liquid Instruments團(tuán)隊(duì)Danielle M.R.Wuchenich等人于Opt. Express 2014年的論文所展示
的，有關(guān)重力回溯及氣候?qū)嶒?yàn)衛(wèi)星（GRACE）后續(xù)任務(wù)中，空間干涉儀光束的捕捉所需的掃描圖形為參考。以CSV文件的形
式將所需波形傳輸給Moku:Lab的任意波形發(fā)生器，并驅(qū)動(dòng)反射鏡系統(tǒng)在投影熒幕上展示這個(gè)圖案。
Moku:Lab任意波形發(fā)生器模塊
Moku:Lab任意波形發(fā)生器可以儲(chǔ)存并使用65,536個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)來構(gòu)建任意波形，并以125 MS/s的速度產(chǎn)生信號(hào)。Moku:Lab任意
波形發(fā)生器可以產(chǎn)生包括正弦，高斯，指數(shù)上升，下降，sinc，心電圖等預(yù)先設(shè)定的波形。波形可以通過csv文件導(dǎo)入，或者
通過高達(dá)32段的分段函數(shù)進(jìn)行定義。在高速模式下，任意波形發(fā)生器也可以使用8,192個(gè)點(diǎn)，以1 GS/s的速度進(jìn)行輸出，
輸出帶寬為300 MHz。在脈沖模式下，波形之間多可以有250,000個(gè)周期的死區(qū)時(shí)間，使得系統(tǒng)在固定的間隔區(qū)間下以任意
波形進(jìn)行激發(fā)。在這個(gè)應(yīng)用中，使用Muko將數(shù)據(jù)導(dǎo)入csv文件中，并通過MATLAB計(jì)算波形。
掃描圖案
二維激光掃描在許多領(lǐng)域都是常見的需求，比如激光掃描顯微鏡，遠(yuǎn)距離自由空間干涉儀以及激光雷達(dá)等。在2018年的重力
回溯及氣候?qū)嶒?yàn)衛(wèi)星（GRACE）后續(xù)任務(wù)中，NASA和DLR使用兩束激光，在離地球200 km的軌道上搭建了個(gè)空間激光
干涉儀。GRACE干涉儀可以測(cè)量宇宙飛船間小于微米級(jí)的的距離變化。在建立干涉儀時(shí)，激光需要通過五個(gè)維度的掃描來
捕獲目標(biāo)。類似的掃描在引力波試驗(yàn)，同源自由空間激光通訊，以及量子密鑰分發(fā)時(shí)也會(huì)用到。
在任意圖像掃描應(yīng)用中，將講述如何使用Moku:Lab任意波形發(fā)生器產(chǎn)生復(fù)雜的二維掃描圖案。在第一部分中，將展示如何導(dǎo)
入波形，并使用示波器的X-Y模式檢測(cè)波形。在第二部分中，進(jìn)一步使用快速控制反射鏡系統(tǒng)來演示實(shí)際掃描效果。
二維波形的產(chǎn)生
經(jīng)過分析Moku:Lab所采集的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生一個(gè)等間距螺線掃描圖案。當(dāng)進(jìn)行二維圖像掃描的時(shí)候，數(shù)據(jù)點(diǎn)與點(diǎn)之間擁有相等的
密度，以及每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)擁有相等的滯留時(shí)間是至關(guān)重要的。
圖1 : 非等間距與等間距的螺旋掃描圖案
如果在二維掃描圖像中，使用隨時(shí)間線性增長(zhǎng)的正弦函數(shù)，終得到的掃描圖案中點(diǎn)與點(diǎn)之間的間距會(huì)隨著振幅的增加而增
加。因?yàn)樵谶@種情況下，無論半徑大小，每圈的采樣點(diǎn)數(shù)量相同。隨著半徑的增加，點(diǎn)與點(diǎn)之間的間距自然會(huì)增大（圖1）。
因此，我們需要一個(gè)隨著振幅增加，頻率相對(duì)
減小的函數(shù)。
通過MATLAB產(chǎn)生了這個(gè)等間距螺旋掃描所需的函數(shù)，并且將此函數(shù)的X-Y坐標(biāo)值儲(chǔ)存成csv文件，通過SD卡導(dǎo)入到Moku:lab
中并讀取數(shù)據(jù)文件，讀取后的效果可以在圖2中看到。
圖2：通過SD卡導(dǎo)入的等間距二位螺旋掃描所需的波形
圖3 : 將函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的波形連接到另一臺(tái)Moku:Lab的示波器中，并使用示波器的X-Y模式觀察
確認(rèn)信號(hào)
在產(chǎn)生波形后，我們將產(chǎn)生的雙通道信號(hào)連接到另一臺(tái)Moku:Lab的示波器中，并通過數(shù)字通道啟動(dòng)X-Y模式，以確認(rèn)圖形的
成功產(chǎn)生。
實(shí)驗(yàn)測(cè)試
光束掃描是建立遠(yuǎn)距離自由空間激光關(guān)聯(lián)的步。在這一部分中，可以使用一個(gè)簡(jiǎn)單的二維快速控制反射鏡系統(tǒng)來檢驗(yàn)
Moku:Lab所產(chǎn)生波形的實(shí)際效果。
在任意二維圖像掃描中，使用Newport的FSM-300反射鏡系統(tǒng)。它可以通過兩個(gè)±10 V的模擬信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，分別驅(qū)動(dòng)X與Y
方向。因Moku的輸出電壓為±1 V，所以使用兩個(gè)電壓放大器放大輸出電壓。
圖4：Moku:Lab驅(qū)動(dòng)快速控制反射鏡系統(tǒng)產(chǎn)生掃描圖形
如圖是放置在光學(xué)臺(tái)上任意二維圖像掃描所需的儀器，并將所產(chǎn)生的掃描圖案投射到5米以外的投影熒幕上（圖5）。
圖5：實(shí)驗(yàn)設(shè)置
快速控制反射鏡系統(tǒng)的響應(yīng)帶寬大約是2kHz。當(dāng)掃描完成一個(gè)周期歸位時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)擁有較大高次諧波的直線歸零運(yùn)動(dòng)。
由于系統(tǒng)帶寬的限制，當(dāng)我們使用3KHz以上頻率掃描時(shí)，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的畸變現(xiàn)象。
在圖6中，我們使用單反相機(jī)長(zhǎng)曝光模式，記錄了系統(tǒng)在1KHz的速度下掃描產(chǎn)生的圖案。
圖6：投影熒幕上所產(chǎn)生的掃描圖案
總結(jié)
任意波形掃描在在重力回溯及氣候?qū)嶒?yàn)衛(wèi)星所構(gòu)成的干涉儀中等項(xiàng)目中有著廣泛的應(yīng)用。在掃描捕獲的過程中，一個(gè)等密度
的掃描圖案是至關(guān)重要的。在這個(gè)應(yīng)用指南中，我們使用MATLAB產(chǎn)生了等密度掃描的波形，并使用Moku:Lab任意波形發(fā)生
器驅(qū)動(dòng)了快速控制反射鏡，產(chǎn)生了等間距螺旋掃圖案，并投射到了投影屏上。從而展示了Moku:Lab在使用任意波形掃描的應(yīng)
用潛力。
應(yīng)用案列
? 太赫茲時(shí)域光譜、時(shí)域熱反射測(cè)量（TDTR)
? 氣體諧波測(cè)量實(shí)驗(yàn)
? 激光器穩(wěn)頻/鎖頻實(shí)驗(yàn)
? 原子物理實(shí)驗(yàn)
? 飛秒脈沖受激拉曼損耗顯微成像
? 微弱信號(hào)測(cè)量
? 光聲粘彈性成像測(cè)量
? 光聲光譜測(cè)量
? 光電實(shí)驗(yàn)信號(hào)的分析和測(cè)量
? 電子工程類實(shí)驗(yàn)
? 邁克爾遜干涉實(shí)驗(yàn)
? RC、RL電路實(shí)驗(yàn)
? 對(duì)有用信號(hào)與噪聲信號(hào)分離的數(shù)字濾波器實(shí)驗(yàn)
? 光速的測(cè)量
? 系統(tǒng)輸出信號(hào)的相位差測(cè)量以及幅值、頻率的同時(shí)測(cè)量
