采用PC的數(shù)字化現(xiàn)代光譜學(xué)設(shè)計(jì)方案

從可調(diào)諧激光器輸出的高功率光脈沖穿過由兩個(gè)高反射鏡(大于99.9％)組成的腔體后，沿光軸在另外一側(cè)出射。光脈沖在兩端的鏡子之間來回反射，強(qiáng)度隨每次反射及衰減指數(shù)降低。從腔體泄漏出來的光被一端的光探測(cè)器檢測(cè)。測(cè)量腔體的衰減時(shí)間常數(shù)變化，如：掃描激光頻率，能進(jìn)行靈敏的分子吸收光譜測(cè)量及痕量氣體探測(cè)。因?yàn)樗粶y(cè)量泄漏的衰減時(shí)間，脈沖CRDS對(duì)激光強(qiáng)度變化在本質(zhì)上是不敏感的。
時(shí)間常數(shù)的相對(duì)誤差約等于衰減S/N。因?yàn)樗p時(shí)間一般為幾毫秒，100 MS/s的采樣率就足夠了。在此采樣率下，可以達(dá)到14 bits分辨率，超過60 dB的S/N，使測(cè)量的時(shí)間常數(shù)精確在O.1％以上?？焖僦貜?fù)信號(hào)采集可以對(duì)重復(fù)信號(hào)進(jìn)行平均，并進(jìn)一步提高時(shí)間常數(shù)測(cè)量的精確性。在激光雷達(dá)中，基于PC的高速數(shù)字化儀能夠進(jìn)行快速數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)采集僅受激光重復(fù)頻率的限制，約為100 Hz～200 Hz．
3.3 激光超聲
傳統(tǒng)上，超聲檢測(cè)(非接觸技術(shù)可以在樣品中只用激光產(chǎn)生和檢測(cè)超聲)要求將超聲傳感器與待測(cè)物體相連接；或至少通過介質(zhì)(如：水)進(jìn)行傳導(dǎo)(見圖3)。

大約持續(xù)10 ns的高能紫外激光脈沖以待測(cè)物的一側(cè)為目標(biāo)。突然的熱膨脹產(chǎn)生一個(gè)超聲脈沖，它在待測(cè)物中穿過，撞擊到另一側(cè)，產(chǎn)生表面波動(dòng)。第二個(gè)紅外激光束從這個(gè)波動(dòng)表面反射出去到達(dá)干涉儀，在干涉儀中與一個(gè)參考光束相結(jié)合。干涉儀的電壓輸出信號(hào)提供了一個(gè)從該表面來的超聲位移信號(hào)。
掃描激光超聲系統(tǒng)用于對(duì)結(jié)構(gòu)巨大的物體，如飛機(jī)機(jī)身進(jìn)行非接觸檢測(cè)。由于其超聲頻率激發(fā)帶寬為100 MHz或更大，激光超聲也是材料評(píng)估的一個(gè)有力方法。隨著超聲頻率增加，衰減也增加，波長低于微型結(jié)構(gòu)晶粒大小。100 MHz頻率的超聲波長有幾十微米，可以用于金屬中的晶粒尺寸。因此，研究頻率與超聲衰減的依存關(guān)系，激光超聲光譜可以跟蹤不同處理過程中微型結(jié)構(gòu)的演化。
要達(dá)到100 MHz或更高的超聲頻率，激光超聲系統(tǒng)通常要求采樣率很高的數(shù)字化儀(1 GS/s或更高)。同時(shí)要求高分辨率，高采樣率通常將數(shù)字化儀限制在8 bits。快速重復(fù)信號(hào)采集要求信號(hào)平均，快速掃描，或跟上快速材料加工速度。正如在其它光譜應(yīng)用中，基于PC的高性能數(shù)字化儀提供了高重復(fù)率，其限制因素僅為激光脈沖重復(fù)頻率。