O 引 言
Z扫描是一种应用于光学非线性丈量的办法，运用这种办法能够丈量光学材料非线性折射率的巨细、正负以及非线性吸收系数。因为经过光学材料的激光能量巨细与光电接纳器转化后取得的电压幅值成某种比例关系，因而经过丈量光电接纳器转化后的电压幅值就能够很方便地计算出光学材料的非线性折射率巨细、正负以及非线性吸收系数。因为光脉冲的宽度较窄，其宽度约为几个ns，因而一般选用高频数字示波器丈量其信号的幅值，可是高频数字示波器尽管能够得到精确的数据，可是其价格昂贵，体积较大，不适合构成一个独立的光学丈量体系。本文给出的丈量体系，选用高速并行A／D转化的办法，不光能够实时检测出光电转化后的电压幅值的数据，一起经过高速并行比较器基准电压的调节能主动滤除不需求的数据，避免了PC机处理很多冗余数据，有用缩短了数据收集的周期。
l 丈量体系整体结构
Z扫描丈量体系如图1所示，包含激光器、分光镜、聚光透镜组、被测样品、反射镜和光电转化二极管。高频窄脉冲信号幅值丈量体系组成如图1所示，体系首要包含三个部分，如图2所示。
(1)信号转化部分，经过样品折射后的高斯光束经反射镜反射到光电二极管，光电二极管将光信号转化成模仿电信号，模仿电信号经高速并行A／D转化器转化为数字信号，并送数据锁存器锁存。
(2)数据处理部分，经A／D转化后的数字信号送入数据锁存器锁存，单片机经过缓冲器读取锁存器的数据，并将数据编码。
(3)数据传输部分，经编码后的数据传送给PC机，由PC机进行存储、打印、绘图等操作。
2 硬件电路
丈量体系选用ATMEL公司的AT89C52作为操控器，由信号转化，信息处理，数据传送三部分组成。
2．1 信号转化
丈量体系丈量的对象是高频窄光脉冲信号，光脉冲的均匀宽度仅为4 ns，所以信号转化电路和数据收集电路均要选用具有高频特性的电路，体系选用DETl0A／M高速光电二极管作为光电转化器，DETlOA／M的作业频率为1 GHz。并行A／D转化器中的比较器选用MAX964ESE高速比较器，其上升沿典型值为2．3 ns，失调电压为±2．0 mV，作业电压：2．7，～5．5V，内含4个比较器，图3中给出了1片MAX964ESE的衔接电路。从比较器输出的信号送数据锁存器，数据锁存器选用高速、低功耗D触发器74AC74。丈量开端，经过P1．0将D触发器的一切输出端清“O”，当光脉冲信号呈现时，在D触发器的输出端将呈现与脉冲幅度相对应的数据。丈量体系共运用了4片MAX964ESE，8片D触发器74AC74，挑选了16个比较点，电压规模从450～900 mV，相邻两个比较点的电压为30 mV。为确保丈量的精确，基准电压由基准电压源TL431供给。
2．2 信号处理
AT89C52经过74LS244读取数据锁存器74AC74输出的16位并行信号，对数据进行鉴别，除掉搅扰信号，将数据进行编码后存入数据存储器。图4给出了信号处理部分原理图。
2．3 数据信号传输部分
丈量体系没有组织专门的显现器，因而丈量数据无法直接调查，这是因为数据较多，小屏幕LCD显现屏不能满意调查要求。体系选用将数据传送给PC机的办法，由PC机完结数据的制表、绘图等作业。体系与PC机串行通讯选用RS 232C接口，通讯速率为4 800 b／s。
3 软件规划
丈量体系的软件分为两部分，一是单片微机部分，单片微机的软件规划选用模块化规划的办法，首要分为如下几个软件模块：主程序、数据收集、数据处理和通讯。因为单片微机的首要功能是操控，并不承当很多的数据运算，所以软件选用汇编语言编程，图5所示是主程序模块和通讯模块流程图。因为体系收集的是离散的弱小信号，因而有必要对数据进行鉴别处理，体系选用较为简略的数字滤波办法――程序判别法，除掉了搅扰信号。
软件的另一部分是PC机部分，PC机部分软件首要是串口通讯程序，串口通讯程序运用VC++中的MSComm控件来编译串口通讯的应用程序，选用MSComm32．OCX控件，其特点是操作简略，功能强大。
运用控件的特点进行串口的设置，运用控件的事情驱动进行串口呼应，运用控件的办法完结串行口接纳和发送数据。其首要特点、事情如下：
CommPort：表明通讯端口coml，com2的姓名；
Settings：设置波特率、校验位、数据位、中止位；
ParityReplace：当发生奇偶校验错误时，设置并回来替换数据流中的一个不合法字符；
PortOpen：用于翻开和封闭串；
InBufferSize：设置并回来接纳缓冲区的巨细，以字符为单位；
Rthreshold：设置并回来接纳时发生的OnComm事情数；
NullDiscard：设置是否疏忽发送0(NULL)字符；
InputMode：设置并回来接纳类型，ComInput―Mo．deText是字符方法，CornlnptltModebinary是二进制方法；
InputLen：设置并回来从接纳缓冲区读取的字符。
4 试验成果剖析
经过Z扫描体系取得的光脉冲信号，在高频数字示波器上显现的图画如图6所示，经过调查并计算，其宽度约为4～5 ns，幅值在650～950 mV之间改变。
选用本丈量体系得到的一组数据如表1所示。将这些数据转化后得到如图7所示的脉冲信号，其幅值与高频数字示波器上显现的图画信号的幅值彻底符合，阐明丈量体系丈量的数据精确。丈量体系相邻两个比较点的电压为30 mV。光脉冲的幅值改变规模为：700～950 mV，因而其丈量差错约为：±3％～±5％。
5 结 语
因为Z扫描光学丈量体系仅需求获取光脉冲信号的幅值，不难看出本文所给出的规划彻底能够到达Z扫描试验体系对数据收集的要求。由此使Z扫描试验体系大大简化，而且能够实时收集数据。当然因为并行A／D需求的硬件较多，所以其幅值的分辨率较低，如需进一步进步分辨率，下降差错，则要添加硬件。
