【应用案例】在空间受限的光学实验室中使用Moku：Pro

日期：2023-02-23 浏览量：385

▍前言                          

在查普曼大学，马克·哈里森博士和他的研究小组正在设计用于数字信息处理和光学计算的集成光子逻辑组件。由于空间有限，设备难以施展开，光学和光子实验室的效率和工作流程至关重要。使用Moku： Pro后，他们已经能够减少设备占地面积和布线混乱，并在实验室的任何地方以无线的方式控制仪器和记录数据，从而简化工作流程。

▍挑战                          

对许多研究人员来说，他们面临的挑战之一是找到足够的空间来容纳进行实验所需的所有设备。在光学和光子学领域尤其如此，除了激光器、调制器和探测器之外，还经常需要用到波形发生器、示波器和锁定放大器等设备。

福勒工程学院助理教授马克·哈里森博士说：“在查普曼大学，工程实验室的空间是教师之间共享的，我们的空间特别有限。激光实验室有两个带有振动敏感光学设备的大型光学平台，我们不断地更换设备，以便在桌子上腾出空间。Moku：Pro对于保持实验室的整齐和提高我的实验光学和光子实验室使用效率至关重要。”

哈里森博士和他的团队正在设计集成的光子逻辑元件，根据光信号的相位进行操作。精确地检测和记录光信号随时间变化的相位是理解器件性能的关键。使用零差相干检测，他们提取被测器件输出信号与本振（LO）之间的相对相位。

图1：光学元件、被测器件和电子设备的相干检测设置

相干检测设置（如图1所示）相当复杂，由被测器件、必要的光学元件以及操作和记录数据的电子设备组成，即波形发生器和示波器。波形发生器驱动相位调制器，示波器用于数字化和查看平衡光接收器的输出，在示波器上查看波形发生器输出以将驱动信号直接与接收信号进行比较也很有用。

▍解决方案

Moku： Pro既可以作为波形发生器又可以作为示波器使用，节省了大量的空间。使用多仪器模式（如图2所示），两种仪器功能可以被同时使用，可以连接到外部连接器以及内部仪器之间。在此设置中，波形发生器输出信号被路由到其中一个外部连接器Out 1以驱动相位调制器，并且在内部路由到示波器的输入A以进行可视化。示波器的输入B被映射到外部连接器In 1，并连接到平衡光接收器输出信号。

多仪器模式下信号连接的灵活映射不仅减少了所需的BNC电缆数量，还减轻了在不同输入和输出连接器之间移动电缆的需要，因为它们可以在软件中可以立即重新配置，这对查普曼大学的团队特别有帮助。平时实验室里的设备都放在光学表上方的吊架上不容易拿到，使用Moku：ProiPad Pro的无线控制也是解决其可访问性问题的关键，使团队成员能够调整波形发生器设置并主动监控示波器，以查看和记录来自实验室任何地方的数据。

此外，随着持续扩展测试能力的计划，Moku： Pro为查普曼大学的实验室提供了一些“面向未来”的功能。哈里森博士说：“我们将来可能需要一个锁定放大器，很高兴了解到我们可以在任何需要的时候使用Moku： Pro，而无需在实验室中添加另一个笨重的设备。”其他计划包括使用Moku Cloud Compile在FPGA上实时实施额外的处理，以经济高效的方式创建眼图或伪随机位序列生成等功能。

▍结论

Moku： Pro是实验室光学相干检测设置中的重要组成部分。首先，它有助于节省空间，这是该机构供不应求的资源。其次，它允许研究人员将关键的电子设备组合成一个设备，从而简化了实验设置，它允许他们更快速、更轻松地重新配置电子元件，从而节省时间。最后，它将通过额外的仪器或Moku Cloud Compile使他们能够在未来实施更复杂或定制的功能来节省成本。

▍关于Liquid Instruments

Liquid Instruments 成立于2014年，专注高精度科学测试测量仪器的研发，致力于简化实验室工作流程来创造更直观、灵活流畅的实验室体验。Liquid Instruments由澳大利亚国立大学(ANU)量子科学系终身教授Daniel Shaddock建立，研发团队由ANU激光干涉、精密测量、数据科学、软件设计和工程等科研人员组成，拥有NASA JPL、引力波探测等专业研究背景经历。