弹光调制干涉信号的高速采集系统设计与实现

杜鹏飞，王志斌，2，王艳超，黄艳飞

（1.中北大学 山西省光电信息与仪器工程技术研究中心，山西 太原030051；2.中北大学 仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西 太原030051）

0 引 言

弹光调制傅里叶变换光谱仪 （PEM－FTS）是用弹光调制干涉具替代傅里叶变换光谱仪中机械扫描或空间扫描的干涉具而构成的新型光谱仪，具有速度快、灵敏度高、光谱范围宽及抗震性高等优点［1，2］。然而在实现中由于弹光调制干涉信号频率高、信息量大、信息处理复杂及实时性要求高等特点，采用传统的采集系统无法满足要求。比如NI采集箱，由于价格昂贵、体积庞大而无法使用；或是简单的FPGA加SRAM开发板，由于不能够长时间工作、存储量小、协调性差而无法满足弹光调制干涉信号的实时采集和处理。这就迫使我们提出一种更优的采集存储方案。

在数据采集传输方面，使用高速差分总线代替并行总线是大势所趋。与单端的并行信号的PCI相比，采用高速差分信号的PCIe可以使用更高的时钟频率，且使用更少的信号线完成之前需要许多单端并行数据信号才能达到的总线宽度。本系统采用支持双向传输的DMA方式通过PCIe总线传输数据，并采用Xilinx LogiCore Endpoint BlockPlus硬核，其支持PICe×8、×4、×1条通道，单通道在每个方向上的发送和接收速率达到2.5Gbit／s。在信号的接收终端采用FIFO接口，可以匹配各种格式和速率的数据。

1 弹光调制器工作原理

弹光调制器是一种基于高性能弹光晶体 （如硒化锌）产生弹光效应的应用力双折射器件，其核心组件弹光晶体的振动是以正弦函数形式变化，因此产生的光程差是非线性的，通过探测通过该晶体的光束就可以得到随时间变化的非线性干涉谱图［3］。……