¿Cuáles son las diferentes formas de 'alargar' un pulso eléctrico?

Estoy diseñando un sistema de bajo costo para registrar pulsos de láser de femtosegundos y caracterizar la potencia promedio y las desviaciones de disparo a disparo (de los pulsos de láser). Un fotodiodo parece ser la solución económica, pero me estoy encontrando con problemas en el lado del ADC: el pulso inducido por láser que sale del fotodiodo es del orden de 10 nanosegundos, lo que requiere costosas soluciones de ADC para grabar correctamente. Así que estoy buscando circuitos analógicos que de alguna manera puedan alargar temporalmente estos pulsos eléctricos, permitiéndome muestrear más puntos a lo largo de la señal y medirla con precisión. Simplemente agregar algo de capacitancia podría funcionar, pero estoy buscando otras soluciones (detectores de pico/envolvente, etc.)

Actualmente, los pulsos que obtengo de mi fotodetector tienen un ancho de unos 30-40 ns y unos pocos voltios (hasta 4 V) de amplitud.

Me gustaría poder medir la potencia RMS/promedio del láser (que básicamente mide RMS/promedio de la salida del fotodiodo), así como las desviaciones de disparo a disparo (este es el realmente difícil, no estoy seguro de que sea posible con mis requisitos). Quiero la tasa de muestreo más baja posible (ADC más lento) para ahorrar dinero. Probablemente estará en el rango de 10-100 MS/s

Gracias por tus pensamientos.

¿Qué pasa con una solución de condensador (más bien, filtro de paso bajo) que no es satisfactoria? Además, puede buscar ADC SAR, que podrán integrar (sumar) mejor la entrada de pulsos más cortos que su período de muestreo.
Hmm, tal vez un promediador de furgones (integrador cerrado). ¿La gente todavía los usa?
Sé que he usado resistencias para reducir la velocidad de respuesta de una señal para el diseño de SMPS.
Utiliza un circuito de dirección actual. El pulso dirige la corriente hacia un capacitor (lo que hace que el capacitor sea un convertidor de tiempo a voltaje). Cuando termina el pulso, la corriente se dirige a otro lugar, por lo que el voltaje del condensador deja de aumentar. Luego, prueba el voltaje del capacitor a tu antojo. No olvide descargar el condensador antes de que llegue el siguiente pulso. Nunca he hecho algo así, pero creo que se hace en algunos generadores de impulsos.

Respuestas (4)

Soy escéptico de que pueda retener la información de energía del pulso a través de cantidades excesivas de filtrado de paso bajo. Cuanto más disminuya la velocidad del pulso, menor será la amplitud y menor será la SNR de su proceso de muestreo.

En cuanto a cómo medir esta señal, recuerde que los osciloscopios más rápidos disponibles en realidad tienen frecuencias de muestreo muy bajas (del orden de 40 kHz). El truco consiste en utilizar un circuito rápido de muestreo y retención o de seguimiento y retención.

Para una apertura de 1 ns, debería poder hacer un circuito T/H con solo unos pocos dólares en piezas a un precio razonable. El reto será sincronizar el circuito T/H con tu pulso láser. Prácticamente cualquier familia de lógica ECL todavía disponible tendrá el rendimiento de tiempo necesario para esto, pero los detalles de cómo hacerlo dependen de las señales que produce su láser para sincronizar.

Piense en "integrador con fugas", no en "filtro de paso bajo"
Esa era exactamente mi preocupación con la idea del condensador/LP, aunque todavía tengo suficiente SNR para que funcione... ¡Gracias por las ideas!

Para una idea loca sobre la captura de pulsos súper rápidos, busque el (muy antiguo) osciloscopio de muestreo analógico Tektronix 545 que dispara un pulso "hacia atrás" por una línea de retardo contra la señal de entrada que viene del otro lado, es un genio loco. Es un osciloscopio de 30 MHz que puede mostrar señales de GHz.

Podría usar una idea similar para disparar una cadena de ADC baratos desde una línea de retardo o algo así.

Editar: no puedo encontrar detalles sobre el 545, pero aquí hay un enlace a Jim Williams que explica por qué "los viejos visores [Tek] son ​​mejores" y algunas especificaciones: leer Jim Williams : ancho de banda de 3.9GHz y 10uV por división me suena bastante genial.

La fosforescencia es tu amiga (tal vez). wiki dice: -

La fosforescencia es un tipo específico de fotoluminiscencia relacionado con la fluorescencia. A diferencia de la fluorescencia, un material fosforescente no vuelve a emitir inmediatamente la radiación que absorbe. Las escalas de tiempo más lentas de la reemisión están asociadas con transiciones de estado de energía "prohibidas" en la mecánica cuántica. Como estas transiciones ocurren muy lentamente en ciertos materiales, la radiación absorbida puede volver a emitirse a una intensidad más baja hasta varias horas después de la excitación original.

Lo importante aquí es que la energía tomada del láser se traduce en una "salida" que dura mucho más; esto debería darle mucho tiempo para probarla con un fotodiodo y un ADC realmente lentos. Piense en las viejas pantallas CRT que tenían recubrimientos de fósforo de larga duración.

Esa parecería ser una gran solución, pero parece que no puedo encontrar ningún sensor/detector basado en fosforescencia. ¿Sabes en qué escala son estas "escalas de tiempo más lentas de la reemisión" (microsegundos, milisegundos, etc.)?
No, no lo hago, solo pensé en ello porque los antiguos osciloscopios de almacenamiento anteriores a la década de 1970 usaban un tubo de rayos catódicos de larga persistencia para capturar formas de onda únicas. Creo que es hora de que repases tus poderes de Google. El presentimiento es que habrá un material que pueda usar, pero lo más probable es que sea algo que agregue entre el láser y el fotodiodo.

Si sus pulsos tienen un ancho de 30/40 ns, entonces, ¿qué tal usar ADC rápidos, usar este tipo de solución de detección de pico y retención , y restablecer esta después de realizar su medición?

Claro, el circuito aún necesitaría adaptarse, pero con ADC lo suficientemente rápidos, es posible que tenga una respuesta original (y flexible).

Esta es una mala respuesta porque proporciona un enlace a un sitio web que muestra un cuadro vacío. Incluso si el cuadro no está vacío (probablemente requiera javascript o complementos personalizados), puede desaparecer en cualquier momento. Suponiendo que se trata de un pico y retención algo ordinario, ¿cómo mediría el tiempo de pulso con tal solución? También mencionas que el circuito tiene que ser adaptado. ¿En qué manera?
Gracias por pedir aclaraciones. De hecho, es un pico de detección y retención, y dado que esta solución no se presentó hasta ahora, quería presentarla a OP. Link era una simulación en vivo, aunque podría haber sido de interés.
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