ACHETER
UNE DÉTECTION SYNCHRONE
ACHETER UNE DÉTECTION SYNCHRONE POUR UN TRAITEMENT DU SIGNAL EN TEMPS-RÉEL
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Romain STOMP *, Olivier FAIST
Zurich Instruments AG , Zurich , Suisse * romain . stomp @ zhinst . com
https :// doi . org / 10.1051 / photon / 202312956
La mesure par détection synchrone ( ou lock-in amplifier en anglais ), est la technique idéale pour améliorer le rapport signal-sur-bruit ( SNR ). Combiné à un traitement numérique des données , c ’ est tout un environnement d ’ analyse temps-fréquence qui permet à l ’ utilisateur d ’ optimiser sa mesure jusqu ’ à y inclure des mélanges hétérodynes ou des boucles d ’ asservissement rapide .
En photonique , la plupart des mesures se font au moyen de capteurs électro-optiques qui permettent de convertir l ’ information transmisse par la lumière en signal électrique . Avec un traitement numérique des données , il est possible d ’ extraire l ’ information désirée d ’ un signal optique qui serait autrement noyé dans le bruit . Contrairement à un simple oscilloscope ou une carte de numérisation faisant l ’ objet d ’ un traitement à posteriori , la mesure par détection synchrone est cohérente par rapport à une excitation périodique , ce qui permet d ’ extraire à la fois l ’ amplitude ( ou magnitude ) et la phase du signal en temps réel . La modulation de l ’ excitation , à partir de modulateurs électro-optiques ( EOM , AOM ) par exemple ou tout simplement des hacheurs mécaniques ( chopper ), sert en même temps de référence à la détection . La mesure issue d ’ une détection synchrone permet ainsi de rejeter toute source de bruit qui serait asynchrone avec la fréquence de référence . De nos jours , les meilleurs instruments sur le marché offrent une réserve dynamique de 120 dB [ 1 ], ce qui signifie qu ' ils sont capables de mesurer avec précision un signal en présence d ' un bruit dont l ' amplitude est jusqu ' à un million de fois supérieure à celle du signal d ' intérêt .
PRINCIPES DE LA DÉTECTION SYNCHRONE La mesure synchrone consiste à multiplier le signal d ’ entrée avec un signal de référence , ce qui revient à faire un mélange homodyne ( à la même fréquence entre l ’ entrée et la référence ) ou hétérodyne ( fréquence différente ), pour ensuite passer le résultat à travers un filtre passe-bas , configurable par l ’ utilisateur en termes d ’ ordre du filtre et fréquence de coupure ( ou bande passante ). Cette étape de démodulation en plus d ’ extraire
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