光波导器件全息谱测量中的数据采集处理系统

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光波导器件在通信、传感和生物医学领域有着广泛的应用,发挥着不可替代的作用。光波导器件的全息响应谱包含了幅值和相位响应谱,承载着器件的结构和功能特性,可用于光波导器件的分析、设计和重构。本实验室研究了一种基于双迈克尔逊干涉和傅里叶变换的低相干全息响应谱测量方法,能同时测量光波导的幅值和相位响应谱。在基于该方法所建立的光波导全息响应谱测量系统中,数据采集与处理子系统是其最重要的组成部分。光波导全息响应谱测量系统要求多通道、高精度、高分辨率、大数据量、高速/实时的数据采集与处理。为此,根据光波导全息响应谱测量的特点和要求,本课题分析和设计了用于光波导全息响应谱测量的双通道高速数据采集处理系统。本论文主要内容包括:首先,介绍了干涉光谱学的基本原理,阐述了光波导全息响应谱测量系统的工作原理并搭建了测量系统,同时分析了该测量系统中对于数据采集与处理的要求。然后,根据测量系统的需求,制定了以FPGA(Field Programmable Gate Array)为主要控制芯片的数据采集处理系统的整体设计方案。采用两片高速AD(Analog-toDigital)芯片实现独立双通道信号输入,FPGA控制AD芯片进行数据采集,然后在FPGA内部对数据进行快速傅里叶变换处理并将数据缓存在DDR(Double Data Rate)存储器中,再由FPGA控制USB(Universal Serial Bus)芯片将数据传输到由Lab VIEW(Laboratory Virtual instrument Engineering Workbench)软件开发的上位机程序中进行显示并存储至计算机中。最后,对设计完成的数据采集处理系统进行测试分析,实验结果证明该系统设计是合理且可行的。本课题为进一步优化光波导器件全息响应谱测量方法提供了技术支持,奠定了重要基础。
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