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.
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.
