采集掃描模式是建立長距離、自由空間激光鏈路的一個重要方面碉纳，例如GRACE Follow-On中的激光鏈路勿负。在整個詢問區(qū)域需要進行恒定密度掃描，這通常會導致使用任意的波形模式劳曹。我們在MATLAB中創(chuàng)建了一個恒定密度的螺旋式掃描模式奴愉，然后通過SD卡將其導入Moku:Lab的任意波形發(fā)生器。然后我們用它來驅動一個快速轉向鏡铁孵，用螺旋掃描模式將可見的紅色激光轉向投影儀屏幕锭硼。這表明Moku:Lab有能力產(chǎn)生任意復雜的波形，可用于自由空間激光鏈接的采集掃描模式蜕劝。
MokuLab任意波形發(fā)生器
用于二維任意波束轉向的雙通道同步圖案生成
本應用說明解釋了Moku:Lab如何使用任意波形發(fā)生器儀器檀头，利用從.CSV文件導入的數(shù)據(jù)產(chǎn)生波形模式轰异。波形被用來在X和Y平面上引導激光束，以創(chuàng)建類似于GRACE后續(xù)任務所用的掃描模式暑始。
Moku:Lab的任意波形發(fā)生器可以在125MSa/s的采樣率下生成多達65,536點的自定義波形搭独。波形可以從文件中加載，也可以作為多達32段的片狀數(shù)學函數(shù)輸入廊镜，使您能夠生成真正的任意波形牙肝。在脈沖模式下，輸出的波形在脈沖之間有超過250,000個周期的死區(qū)時間期升，使你能夠在較長的時間內以固定的間隔用任意的波形激勵你的系統(tǒng)。
許多應用都需要二維激光掃描圖案互躬，如顯微鏡播赁、遠距離自由空間干涉測量和LiDAR。2018年吼渡，GRACE Follow-On任務在兩個繞地球運行的航天器上使用兩束激光容为，相距200公里，建立了第一個航天器間激光干涉儀寺酪。GRACE Follow-On干涉儀能夠測量航天器分離的亞微米級變化坎背。在建立聯(lián)系之前，激光器必須通過掃描5維空間來找到對方寄雀；每個激光束的尖端和傾斜度得滤，以及激光器的頻率差。LISA引力波探測器可能需要類似的采集掃描盒犹，也需要相干的自由空間激光通信和光量子密鑰分配鏈接懂更，例如從地面到太空。
本應用說明將介紹如何使用Moku:Lab的任意波形發(fā)生器制作復雜的二維掃描圖案急膀。第一部分展示了如何將AWG波形加載到Moku:Lab沮协，以便在X-Y模式下在示波器上進行可視化。第二部分增加了一個快速轉向鏡和一個激光系統(tǒng)卓嫂，以產(chǎn)生適合采集系統(tǒng)的任意掃描模式慷暂。
Moku:Lab的任意波形發(fā)生器可以從預設的波形、輸入方程或從文件中導入的點生成雙通道自定義模式晨雳。支持從1mHz到125MHz的輸出頻率行瑞。脈沖輸出可以配置為脈沖之間有高達250,000個周期的死區(qū)時間。
預設波形包括正弦波餐禁、高斯波蘑辑、指數(shù)上升、指數(shù)下降坠宴、sinc和 cardiac洋魂。方程模式支持來自復雜的片斷函數(shù)的多達32個片段。
在這個應用中，我們使用任意波形發(fā)生器的自定義模式副砍，從存儲在SD卡上的.CSV文件中加載波形點衔肢。存儲的波形的最大長度取決于所需的輸出速率。在125MSa/s時豁翎，你的波形最多可以有65,536個點角骤，在1GS/s時最多可以有8192個點傻挂。
我們在這個應用中測試的掃描模式是一個恒定密度的螺旋式掃描蒿辙。當在二維空間上進行掃描時，重要的是要確保每個點以相同的掃描密度進行詢問关拒，并且在每個點上停留的時間是相同的优烧。
圖1：非恒定密度掃描與恒定密度模式對比
通過線性增加振幅作為時間的函數(shù)而產(chǎn)生的螺旋形掃描蝉揍，將導致掃描點之間的距離隨著振幅的增加而增加。這是因為對于一個給定的半徑畦娄，圍繞圓的采樣點的數(shù)量是恒定的又沾。相反，我們需要的是一種掃描熙卡，其頻率隨著振幅的增加而減少杖刷，這樣，無論振幅如何驳癌，都有一個恒定的密度和停留時間（見圖1）滑燃。
我們在MATLAB中創(chuàng)建了一個恒定密度的掃描模式，并將X和Y坐標以.CSV格式保存到SD卡中颓鲜。使用Moku:Lab的任意波形發(fā)生器不瓶，我們隨后導入文件并在輸出通道1和通道2上生成這些X和Y位置指令（圖2）。注意使用SD卡不是導入所需波形的唯一方法--通過Dropbox灾杰、電子郵件或iPad的 "我的文件 "上傳文件也可以使用蚊丐。
圖2： 使用Moku:Lab的任意波形發(fā)生器配置輸出通道以驅動X和Y位置坐標
圖3：Moku:Lab的示波器在XY模式下，確認螺旋掃描模式的輸出艳吠。
為了確認任意波形發(fā)生器在10Hz和2V的條件下正確地生成圖案麦备，我們用第二個Moku:Lab在XY模式下運行示波器（圖3）。
采集掃描模式是建立遠距離自由空間激光鏈接的一個組成部分昭娩。為了證明我們的螺旋掃描模式是一個潛在的鏈路采集平臺凛篙，我們建立了一個簡單的光束轉向系統(tǒng)，Moku:Lab使用任意波形發(fā)生器對光束進行轉向栏渺。
對于光束轉向呛梆，我們使用了紐波特FSM-300快速轉向鏡。它可以提供模擬的±10 V信號磕诊，分別控制鏡子在X和Y平面上的尖端和傾斜填物。由于Moku:Lab的輸出范圍是±1 V纹腌，我們在每個通道上使用兩個放大器來增加驅動信號的振幅（圖4）。我們這樣做是為了使我們能夠在最大的轉向范圍內驅動轉向鏡滞磺，使我們的掃描區(qū)域最大化升薯。
圖4：顯示Moku:Lab為快速轉向鏡生成X和Y掃描模式的設置圖
我們在實驗室的一個光學臺上設置了這些部件（圖5），并將一個投影儀屏幕放在離轉向鏡約5米遠的地方击困。
圖5：實驗裝置
快速轉向鏡的模擬帶寬高達約2 kHz涎劈。請注意，我們生成的螺旋形掃描圖案并不是在同一地點開始/結束的--有一條明顯的直線將螺旋形的內側和外側連接起來阅茶。這種方向的急劇變化導致了明顯高于螺旋掃描頻率的諧波蛛枚。當我們以3赫茲或更高的頻率進行掃描時，直線開始彎曲脸哀，因為急轉彎所需的高次諧波超出了轉向鏡的帶寬蹦浦。
我們用單反相機拍攝了一張1赫茲的掃描模式的照片（圖6）。
圖6：在投影儀屏幕上看到的掃描模式
采集掃描模式是建立長距離企蹭、自由空間激光鏈路的一個重要方面白筹，例如GRACE Follow-On中的激光鏈路智末。在整個詢問區(qū)域需要進行恒定密度掃描谅摄，這通常會導致使用任意的波形模式。我們在MATLAB中創(chuàng)建了一個恒定密度的螺旋式掃描模式系馆，然后通過SD卡將其導入Moku:Lab的任意波形發(fā)生器送漠。然后我們用它來驅動一個快速轉向鏡，用螺旋掃描模式將可見的紅色激光轉向投影儀屏幕由蘑。這表明Moku:Lab有能力產(chǎn)生任意復雜的波形闽寡，可用于自由空間激光鏈接的采集掃描模式。
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