【儀器使用技巧】Mozza光譜儀的使用方法
Mozza是一臺基于聲光調(diào)制進行波長選擇的新型光譜儀。其內(nèi)部的分光元件不是傳統(tǒng)光譜儀中的光柵或棱鏡結(jié)構(gòu)，而是一個基于TeO2晶體聲光調(diào)制作用的帶通濾波器(Acousto-optic Tunable Filter, AOTF)。
通過控制加載在晶體上的聲波頻率來選擇該窄帶濾波器的中心頻率。因而，通過掃描聲波頻率，可以選出入射光束的不同頻率成分，用探測器記錄其光學(xué)強度值。最后將聲波頻率重建為光頻率，從而得到完整的入射光光譜。
由于Mozza的大測量范圍(1-5um)和高分辨率等優(yōu)點，它越來越成為紅外光譜研究中的一個不可或缺的測量儀器。
這里以測量3.9um，1kHz的紅外光為例，對Mozza的使用方法做個總結(jié)介紹。希望可以為未使用過Mozza的新用戶和沒有更新軟件的老用戶提供參考。
Step1: 安裝軟件
安裝最新版本setup-mozza-360-r241.exe，按照說明書及軟件安裝向?qū)О惭b，這里就不詳細(xì)介紹了。
Step2：連接線路
Mozza的線路很簡單，一共只有3根。即電源線，接地線，外觸發(fā)線。但是，有一點必須要注意。
若用外觸發(fā)模式，重復(fù)頻率frep需≤640kHz，Mozza只識別電平為5V TTL的觸發(fā)信號，故應(yīng)把觸發(fā)電平轉(zhuǎn)為5V。筆者嘗試過Master Clock輸出的~4.3V電平也可以觸發(fā)Mozza；
Step3：準(zhǔn)備光路
1.Mozza內(nèi)部分光元件是聲光晶體，該晶體只對S偏振敏感。所以必須將待測光轉(zhuǎn)為S偏振。
2.調(diào)節(jié)入射光沿臺面某條直線，且水平。高度為Mozza入光口高度；
3.用反射鏡將弱能量的光導(dǎo)入到Mozza的入射狹縫中。
Step4：打開儀器和軟件
1.打開Mozza背部面板電源開關(guān)，會發(fā)現(xiàn)該面板上有3個燈。其中最右邊是紅燈且閃爍，這表示MCT光電二極管正在降溫，30秒~1分鐘后降溫結(jié)束，紅燈消失。請耐心等待；
2.打開軟件，檢查軟件狀態(tài)，如圖1：
圖1. Mozza運行狀態(tài)
若Step2中外觸發(fā)信號不符合規(guī)定，則軟件無法識別外觸發(fā)信號，面板會出現(xiàn)黃色警告“NO EXTERNAL TRIGGER”。若無警告閃爍，且狀態(tài)欄顯示目前的外觸發(fā)信號，如圖為1000 Hz，則外觸發(fā)信號正常。
3.采集光譜
A）放光，點擊軟件上【start】按鈕。則在軟件界面右側(cè)出現(xiàn)Raw reference，如圖2. 該信號即為上節(jié)“Mozza光譜儀基本原理”中入射光經(jīng)分束片反射直接被MCT采集到的信號。該信號反映了入射光的強度。微調(diào)Mozza的方位或入射光的方向，使該Raw reference信號最大，此時說明待測光正確沿設(shè)計光路進入Mozza。若出現(xiàn)警告“RAW REFERENCE SATURATION”，則用衰減片減弱入射光的強度。調(diào)整好光的入射方向后，【stop】。
圖2. 正常工作模式
B）外觸發(fā)設(shè)置
【高級設(shè)置欄】，選取外觸發(fā)模式【EXTERNAL】，如圖2。
點擊菜單欄的【Operation】，打開【Trigger Wizard】，如圖3。
將【Trigger Wizard】中的Wavelength選為中心波長，這里為4um；
對KHz的光，Trigger delay可以直接由Mozza軟件讀取，即點擊【OPT】按鈕，如本例中，Trigger delay自動獲取為959us，此功能使新軟件新增的功能，極大的方便了用戶，簡潔了軟件的使用難度。
此時，開始掃描后可以準(zhǔn)確捕獲待測脈沖的光譜；
但是，此時的Trigger delay設(shè)置并沒有結(jié)束，請務(wù)必嚴(yán)格按照以下步驟繼續(xù)設(shè)置。
C）精確進行外觸發(fā)設(shè)置
在【Trigger Wizard】的圖表中，改變左右縱軸的范圍，直到出現(xiàn)如圖3(a)所示的兩個曲線。藍(lán)線代表Raw reference，橙線代表Raw Signal。垂直的紅線和紅色箭頭代表取樣位置。
精確改變Trigger delay的位置，使紅線處在藍(lán)線和橙線的最大值處。如圖3(a)和(b)中分別是正確的和錯誤的示范。錯誤的情形圖3(b)會使測得的光譜畸變和信噪比降低。
注意：在外觸發(fā)模式中，【Trigger Wizard】中的【OPT】功能，只適合與高重頻模式，即1kHz≤frep≤25kHz。對于低重復(fù)頻率，可以手動選取。
在外觸發(fā)模式中，如果重頻frep≤1kHz，必須使觸發(fā)信號提前40us于待測光脈沖；如果重頻frep≥1kHz，必須使觸發(fā)信號與待測光脈沖同時到達(dá)。
圖3. 正確(上)和非正確(下)的外觸發(fā)延時設(shè)置
D）適當(dāng)在基本設(shè)置欄修改掃描范圍【start】/【stop】，掃描步長【step】，單位【um/cm-1/THz】，平均數(shù)【averages】，開始掃描。這樣可以獲得準(zhǔn)確且信噪比高的光譜。如圖2.
4.掃描結(jié)束，保存光譜。
可能遇到的問題：
1.若在掃描面板上無法捕捉到信號，可以按以下步驟進行：
A）首先，檢查待測光束的偏振，Mozza必須使用S偏振；
B）檢查待測光的位置和方向，是否平行入射到Mozza狹縫中；
C）待測光的波長不在掃描顯示范圍內(nèi)；
D）檢查觸發(fā)信號，可能使觸發(fā)信號與待測光信號不同步，故Mozza無法抓取待測光光譜信息。
該過程可以用以下方法確定：將Mozza運行模式改為內(nèi)觸發(fā)1kHz模式或更高，掃描步長改小，掃描平均數(shù) 改大，開始掃描，若出現(xiàn)以下現(xiàn)象，如圖4，說明上述A) B) C)均沒有問題，直接用外觸發(fā)模式，去【trigger setup】處修改”trigger delay”即可。
2.若儀器使用過程中出現(xiàn)黃色警告：
A）”NO EXTERNAL TRIGGER” 無法讀取外觸發(fā)信號，可能是觸發(fā)信號電平或波形不符合要求(5V, TTL)；
B）“RAW REFERENCE SATURATION”, 入射光飽和，降低入射光強度或取消主面板上的增益選項；
C）“UNCALIBRATED”，Mozza安裝時缺少較準(zhǔn)文件或無法讀??；
圖4. 內(nèi)觸發(fā)模式測試1kHz信號
在儀器使用過程中，還會遇到各種各樣的問題，在熟悉儀器的基本原理、了解各項設(shè)置功能后，這些問題基本都可以迎刃而解。
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