Montaje general

En la Figura 47 está representado el esquema del montaje utilizado en el laboratorio:

Figura 47: Montaje del Laboratorio

El Generador de Funciones es el encargado de generar la señal senoidal que aumenta en frecuencia a lo largo de un periodo (señal sweep). Se han utilizado los valores de la Tabla 2 para su configuración. La señal eléctrica de salida se divide en dos ramas, una para alimentar el emisor láser, y la otra se utiliza como señal de oscilador local en el Mezclador. La señal de entrada del emisor láser se debe atenuar para no saturarlo. En este caso se ha utilizado un atenuador de 5dB.

Antes de aplicar esta señal al emisor láser, se retarda mediante un cable de unos 50m. Este elemento no formaba parte del montaje inicial. Fue necesaria su incorporación tras comprobar en las primeras medidas que el efecto provocado por la influencia de la parte frecuencial negativa, distorsionaba cualitativamente los resultados obtenidos. Añadiendo esta línea de retardo eléctrico al sistema, virtualmente se alejan los blancos detectados, y por lo tanto se reduce también la interferencia de la parte negativa. El emisor láser genera la señal luminosa a partir de la señal eléctrica de entrada. La corriente de entrada excita un diodo láser que emite una señal luminosa de potencia proporcional a esta corriente. La longitud de onda del láser también es modulada ligeramente por esta corriente pero, para este caso, podemos ignorar la modulación de la longitud de onda, ya que no afecta al resultado final del montaje. Así pues obtenemos que la señal sweep eléctrica se traslada a la envolvente de la señal luminosa de salida. Justo a la salida del emisor láser se ha colocado una lente que colima el haz luminoso.

El haz luminoso proveniente del emisor láser atraviesa un beam splitter formado por un cristal inclinado 45º en la dirección horizontal respecto de la señal luminosa. Aproximadamente el 15% de la potencia de la señal luminosa se reflejará, saliendo perpendicularmente del sistema. Esta señal no se utilizará, pero, como veremos más adelante, será uno de los puntos a optimizar para minimizar la potencia de background recibida por el sistema. La mayor parte de la potencia (un 85%) atravesará el beam splitter. Esta será nuestra señal útil, la que enfocaremos hacia el blanco que queramos detectar.

Después de rebotar en los blancos, la señal luminosa devuelta volverá a incidir en el

beam splitter. De nuevo el 15% de la potencia de la señal se reflejará y el 85% seguirá, pero en este caso la señal útil será la que se refleje, que saldrá con la dirección adecuada para ser captada por el detector óptico.

La entrada del receptor óptico es un orificio de unos 0.8mm de diámetro, por lo que es necesario concentrar la señal luminosa para captar la máxima potencia posible. Se ha utilizado una lente biconvexa para concentrar el haz de luz en el foco de ésta, donde colocaremos la entrada del receptor óptico. El receptor óptico está provisto de un fotodetector que genera una corriente proporcional a la potencia (o la envolvente) de la señal luminosa detecta. Esta corriente se transforma en tensión a través de un amplificador de transimpedancia, generando finalmente la señal de salida de este bloque.

La señal a la salida del receptor óptico se aplica a una de las entradas del Mezclador. En la otra entrada se aplica la señal de salida del Generador de Funciones. Mediante un Filtro paso-bajo se elimina a componente suma del producto frecuencial. De hecho

Magnitud Valor Tensión de pico 3,5V Offset 0V Frecuencia inicial 10, 20 ó 50 MHz Frecuencia final 40 ó 80 MHz Periodo 1ms

este filtro se podría obviar del montaje, ya que la tarjera de adquisición del PC del siguiente bloque filtra la alta frecuencia.

El último bloque del sistema es un PC, que adquiere la señal a la salida del filtro. Esta señal se sincroniza a partir de la señal de disparo proporcionada por el Generador de Funciones. El PC es el encargado también de sumar cada uno de los periodos resultantes del producto.

4.1.1 Programa en LabView del laboratorio

El programa en LabView que se ha usado en el laboratorio es el encargado de adquirir la señal a la salida del filtro, promediar los periodos requeridos, y guardar estos datos en un fichero.

El PC del laboratorio está provisto de una tarjeta de adquisición. A dos de las entradas de esta tarjeta se conectan la señal a la salida del filtro y la señal de disparo proveniente del Generador de Funciones. El programa en LabView que se ha desarrollado adquiere muestras de estos dos canales. Cuando se detecta un flanco en el canal correspondiente al disparo, se guardan en memoria el número de muestras correspondientes a un periodo de la señal de entrada.

Este periodo adquirido se sumará con los siguientes periodos, hasta promediar el número de periodos indicado por el usuario. Estos datos se guardan en un fichero que posteriormente podrá ser leído por otro programa que analice los resultados.

El programa, además, muestra los datos capturados por pantalla, así como la FFT de los mismos. Esta función será muy útil para apuntar correctamente los elementos ópticos, ya que podremos visualizar su respuesta en tiempo real, y así optimizarla.

4.1.2 Programa de visualización de los datos

En el laboratorio se adquiere la señal eléctrica a la salida del mezclador y se guarda en un fichero. Estos datos se pueden analizar después mediante otros programas que además traten digitalmente la señal para extraer su información.

El programa más sencillo que se ha implementado es el utilizado para la señal adquirida en el laboratorio, ya sea en tiempo o en frecuencia. Este programa lee los datos de un fichero de texto que contiene el promedio de n periodos de la señal a la salida del filtro. Estos datos son guardados en memoria, y posteriormente se les hace la FFT. El resultado final de todo el montaje del laboratorio es la representación del módulo de esta transformada, en la cual están representados los blancos detectados mediante sincs (tal y como predice la teoría).

Opcionalmente, el programa puede leer los datos de dos medidas diferentes y restarlas. Esta operación resultará útil para estudiar la respuesta de blancos muy atenuados (blanco disperso), ya que a la medida del blanco se le restará la medida de la sala en ausencia del blanco (background) y así facilitar su estudio (ver apartado 5.4.2).