CHƢƠNG 2 : CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐO XUNG LASER NGẮN
3.3. Xây dựng hệ đo độ rộng xung laser cực ngắn bằng phƣơng pháp tự tƣơng
3.3.3. Lập trình cho hoạt động của hệ đo
Bằng ngơn ngữ lập trình matlab, chúng tơi đã viết chương trình điều khiển hoạt động của bộ dịch chuyển tịnh tiến và chương trình xử lý dữ liệu thu được từ soud card.
* Điều khiển bộ dịch chuyển tịnh tiến:
Tín hiệu điều khiển bộ dịch chuyển tịnh tiến được chúng tơi gửi từ máy tính tới hộp nguồn motor thơng quan cổng máy in (LPT). Vì khi nối motor vào máy tính, có thể trước đó trên máy tính vẫn cịn lệnh gửi qua cổng LPT (ví dụ như vẫn cịn lệnh in trước đó) thì sẽ làm motor của bộ dịch chuyển tịnh tiến hoạt động ngoài ý muốn của chúng ta. Vì vây, chúng tơi lập trình để khi bắt đầu chạy chương trình thì tín hiệu [0 0 0 0] sẽ được chạy ra cổng máy in, khi đó motor khơng được cấp điện áp nên khơng hoạt động. Nếu tín hiệu điều khiển là [0 1 01] thì cấp điện áp một chiều thuận làm motor chạy xi. Nếu tín hiệu điều khiển là [1 0 10] thì điện áp một
chiều cấp cho motor đổi chiều làm motor chạy ngược. Do đó, thơng qua các lệnh gửi tới hộp nguồn motor, chúng tơi có thể điều khiển được chiều quay của motor và chiều dịch chuyển của bộ tịnh tiến.
* Xử lý dữ liệu thu được từ soud card:
Sound card dùng trong hệ đo có tần số lấy mẫu là 44,1 kHz, như vậy sau một khoảng thời gian là 1000/44100 giây thì sound card sẽ lấy được 1000 mẫu tín hiệu. Vì tốc độ dịch chuyển của motor rất chậm 10 mm/phút nên trong khoảng thời gian này độ dài của hai nhánh giao thoa kế Michelson là gần như không thay đổi và thời gian trễ giữa hai xung đi theo hai nhánh của giao thoa kế cũng gần như giữ nguyên trong khoảng thời gian này. Tuy nhiên, nếu chế độ phát của nguồn laser khơng ổn định thì giá trị của tín hiệu thu được trong khoảng thời gian này thăng giáng rất nhiều. Vì vậy, để nâng cao độ chính xác của phép đo, chúng tôi lấy giá trị trung bình của 1000 mẫu tín hiệu này làm giá trị đại điện cho cường độ tín hiệu tương quan trong khoảng thời gian đó. Q trình lấy giá trị trung bình này được đặt trong vịng lặp đến khi kết thúc quá trình đo. Chúng ta sẽ thu được dữ liệu dạng số về cường độ tín hiệu tự tương quan ứng với các độ trễ khác nhau giữa hai xung và dữ liệu này được lưu vào file text. Sử dụng công cụ vẽ và công cụ fit hàm trong chương trình Origin để vẽ file dữ liệu vừa thu được, chúng tôi thu được dạng xung tự tương quan hiển thị trên màn hình máy tính và tìm được độ rộng của xung tự tương quan. Từ đó, dựa vào bảng (2.1) sẽ tìm được độ rộng xung laser cần đo. Chương trình lập trình của chúng tơi được trình bày trong phụ lục ở cuối luận văn.
Nguyên tắc xuất hiện tín hiệu tự tương quan trên màn hình máy tính của hệ đo được minh họa trên hình 3.6. Hai xung trên hình a, b, c, d, e, f, g là hai xung giống hệt nhau ở bước sóng 1064 nm được tách ra từ một xung laser ban đầu nhờ tấm chia chùm, sau đó hai xung này được truyền đi theo hai đường khác nhau. Một xung đi theo kênh cố định, xung còn lại được dẫn theo kênh làm trễ. Khi bộ dịch chuyển tịnh tiến của kênh làm trễ chuyển động thì độ trễ giữa hai xung thay đổi, do đó, vị trí tương đối của hai xung cũng thay đổi và được biểu diễn trên các hình a, b, c, d, e, f, g. Khi hai xung này hội tụ trên tinh thể phi tuyến và gây ra hiện tượng phát
họa ba bậc hai (SHG), đo cường độ tín hiệu SHG trong các trường hợp a, b, c, d, e, f, g tương ứng được các điểm a, b, c, d, e, f, g của hình h. Đường cong trên hình h đi qua các điểm này chính là xung tự tương quan biểu diễn cường độ tín hiệu tự tương quan theo độ trễ giữa hai xung.
1 2 a) 1 2 c) 1 2 d) 1 2 e) 2 1 g) ) (SHG I a f h) 1 2 b) 1 2 f) b c d e g