Hallo, ich habe mir im Internet gerade einige Artikel zum ADCMP580 angesehen und u.a. diese Beschreibung gefunden: The fastest pulses (rise time shorter than 200 fs) can be produced by means of optical switches. The method uses a microstrip line with a small gap, placed on a semiconductor substrate (Si, GaAs, InP). When the area around the gap is illuminated with a laser light, concentration of the carriers rapidly increases. This results in increase of conductivity of the area, which means that both ends of the line become shorted. If one end of the line is connected to some voltage source, a fast pulse will be produced on the other end. Rise time of the pulse depends on number of factors, which in particular are: gap geometry, concentration, mobility and relaxation time of the carriers in the semiconductor, light absorption coefficient, etc. Meine Frage ist: Wie kann man praktisch eine Zeit von 200 fs messen ? Also sagen wir mal mit +-10%, das wären dann ja 20 fs ? Andreas
Taschenlampe, Startpistole, Stoppuhr. Eine Strecke von 0,2 mm abmessen, Lichtstrahl losschicken. Wenn der Strahl die 0,2 mm geschafft hat... voilá, hat man 200 fs. Zu grob ? Kein Problem- Attosekunden- Stoppuhr mehmen, die muß dann immerhin 200 Runden á 1000 fs durch haben, da kann man genau genug stoppen.
Für solche Messungen verwendet man Auto- und Kreuzkorrelationsverfahren. Es ist nicht möglich, hierfür eine Einzelmessung zu verwenden, sondern man benötigt viele Einzelereignisse. Man schickt z.B. die Signale, deren Zeitdifferenz zu messen ist, auf ein nichtlineares ELement, welches ein Ausgangsignal erzeugt, das auch mit "langsamen" Detektoren nachzuweisen ist. Zudem benötigt man eine wohldefinierte Laufzeitleitung mit veränderlicher Durchlaufzeit. Diese ist bei optischen Experimenten sehr einfach zu realisieren, nämlich durch Spiegel in einem Interferometeraufbau. Insofern hat Schlaubi mit seiner Darstellung sogar recht. Die eigentliche Messung erfolgt durch Aufzeichnung eines Ausgangssignals, das man aus dem o.a. nichtlinearen Element erhält, in Abhängigkeit von der eingestellten Durchlaufzeit. Auf Grund der Nichtlinearität macht es nämlich einen großen Unterschied, ob die Einzelsignale kurz hintereinander oder wirklich gleichzeitig am nichtlinearen Element eintreffen. Wichtig ist bei solchen Experimenten auch die initiale Justierung des Aufbaus, d.h. man muss eine Möglichkeit haben, die Zeit- bzw. Längendifferenz zu bestimmen, wenn der eigentlich zu beobachtende Effekt nicht auftritt. Diese Justierung ist oft sogar wesentlich aufwändiger als die eigentliche Messung. Häufig verwendete man zur Darstellung sehr kurzer Imulse auch eine sog. Streak-Kamera. Diese ähnelt einem Oszilloskop mit sehr, sehr schneller Ablenkung. Das Messignal wird jedoch nicht elektrisch in die Bildröhre eingekoppelt, sondern optisch, wo es aus der Kathode Photoelektronen herausschlägt. Diese Elektronen werden dann elektrostatisch beschleunigt und abgelenkt. Im Gegensatz zum normalen Oszilloskop lenkt dabei das Messsignal nicht den Strahl aus, sondern führt zu einer Intensitätsmodulation. Das ist so, als würde man beim Oszilloskop die Y-Eingänge offenlassen und das Messsignal auf den Z-Eingang (sofern vorhanden) geben. Eine andere Möglichkeit, sehr kurze optische Impulse auszuwerten, besteht in der Betrachtung ihres Spektrums, ähnlich wie in der Funknachrichtentechnik. Eine wichtige Erkenntnis aus der Quantenmechanik ist nämlich, dass z.B. ein Beugungsgitter auch mit Einzelphotonen und sehr kurzen optischen Bursts funktioniert, was rein klassich nicht erklärbar wäre. Egal, welches Verfahren man anwendet: man muss sehr genaue Annahmen über den Entstehungsprozess des Ereignisses und die zu erwartenden Signale treffen können. Die "typische" Elektronikervorgehensweise, nämlich 'mal mit dem Oszilloskop 'draufzuhalten und zu schauen, ob irgendetwas zu erkennen ist, funktioniert leider nicht.
Das ist nicht schnell genug. 1 TS/s, wie dort beschrieben, entspricht nur 1ps. Um ein 200fs-Signal darzustellen, benötigt man >10TS/s.
Boah eh! Wat is denn fs und dat andere Zeugs? Hört sich nach einer ziiiiiiiiiiiemlich kurzen Zeit an.
Hallo, die Pulse kann man sicher periodisch erzeugen, dafür wäre natürlich Äquivalent-Zeit-Sampling ideal. Dann spielt die reale Abtastrate praktisch keine Rolle, einzig und allein der Comparator ist der kritische Teil. Beim meinen Oszi ist die Echtzeit Abtastrate z.Bsp. mit 1Gs angegeben, die Äquivalentzeit Abtastrage mit 50Gs. D.h. wenn wir die o.a. 1Ts hochrechnen wären wir schon bei 50Ts. Ansonsten bleiben wohl wie oben beschrieben nur optische Methoden. Danke für die Beschreibung! Andreas
Andreas schrieb: > die Pulse kann man sicher periodisch erzeugen, > dafür wäre natürlich Äquivalent-Zeit-Sampling ideal. > Dann spielt die reale Abtastrate praktisch keine Rolle, > einzig und allein der Comparator ist der kritische Teil. Falsch. Äquivalenzabtastung funktioniert nur dann, wenn die zeitliche Unschärfe bei der Wiederholung des Signals oder bei der Triggererkennung kleiner ist als das Abtastinterval. Diese liegt aber sicherlich im Bereich von Pikosekunden und nicht darunter. > Beim meinen Oszi ist die Echtzeit Abtastrate z.Bsp. mit 1Gs angegeben, > die Äquivalentzeit Abtastrage mit 50Gs. > D.h. wenn wir die o.a. 1Ts hochrechnen wären wir schon bei 50Ts. Diese Analogiebetrachtung ist nicht zulässig. Die mögliche Auflösung bei Äquivalenzabtastung muss nicht um den Faktor 50 höher liegen als bei Einzelabtastung. Ganz wesentlich sind 1. Triggererkennung, siehe oben 2. Analogbandbreite der Abtaststufe 3. Zeitfenster der Abtastung Diese Parameter werden weit oberhalb des Femtosekundenbereiches liegen. Abweichend von meinen ursprünglichen Ausführungen muss man jedoch davon ausgehen, dass das Interferometer vermutlich nicht optisch ausgeführt ist, sondern als längenverstellbarer Streifenleiter. Solch ein Messaufbau hat mit einem Oszilloskop in etwa so viel zu tun wie ein Rasterelektronenmikroskop mit einem Lichtmikroskop.
F. Fo schrieb: > Boah eh! Wat is denn fs und dat andere Zeugs? > > Hört sich nach einer ziiiiiiiiiiiemlich kurzen Zeit an. Das ist auch genau die Zeitspanne die eine Frau benötigt um zwischen gut gelaunt und total genervt umzuschalten :)
D. I. schrieb: > Das ist auch genau die Zeitspanne die eine Frau benötigt um zwischen gut > gelaunt und total genervt umzuschalten :) Ich glaube, besser kann man das nicht einem Mann erklären. Da weiß dann jeder Mann sofort, unabhängig vom Bildungsstand, dass das sauschnell sein muss. Aber jetzt ganz ohne Quatsch, hab ich noch nie gehört.
Wenn man tatsächlich ein einzelnes Ereignis mit derartiger Zeitauflösung messen möchte, gibt es auch eine Möglichkeit: Streak Kameras. Wobei eine Auflösung 250fs zur Zeit wohl nur die experimentellen Exemplare schaffen. Ganz billig sind die Dinger im übrigen auch nicht. Des weiteren ist das Ding ebene eine Kamera - dh. Du brauchst ein Licht-Signal, typischerweise werden die Streak-Cams eben zur Analyse von kurzen Laserpulsen verwendet. Es sind natürlich Möglichkeiten denkbar die Photokathode zu umgehen um direkt elektrische Signale messen zu können - hat sicher schon mal jemand dran gearbeitet. Hier noch ein komerzielles Exemplar einer Streak-Kamera: http://www.hamamatsu.com/jp/en/product/alpha/F/C6138/index.html
Sinnvoll wäre es, die Leute zu fragen, die solche kurzen Lichtimpulse selber herstellen. Also Laserhersteller oder Laserzentren (z. B. in Hannover, Aachen, Göttingen etc.). Hier in München machen sie beim MPQ Attosekundenpulse - die werden auch wissen wie man 200 fs messen kann.
Das Oszilloskop geht schon in die richtige Richtung: http://www.elektronikinformationen.de/index.php?id=80&pg_id=54&art=pb&artid=33211&ch=1 Ist aber wohl noch zu langsam. Gähn...
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