FEMTO LUCI-M 由主機(jī) USB 接口供電，供電電壓 5 V、電流 2 A，需要連接具備 3 A 供電能力的 USB-C 端口；若主機(jī)端口輸出能力不足，可通過(guò)帶電源的 USB 集線器轉(zhuǎn)接。安裝時(shí)應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)離強(qiáng)干擾源，工作環(huán)境要求沒(méi)有煙霧、粉塵、油脂與冷凝水汽，工作溫度保持在 0 ℃ 至 40 ℃ 之間，存放溫度可承受 -40 ℃ 至 80 ℃。 做長(zhǎng)時(shí)間記錄時(shí)，先在軟件中選定采樣率：觀測(cè)快速瞬變用 2.5 MS/s，記錄長(zhǎng)期趨勢(shì)則換到 500、100、10 或 1 kS/s 的降采樣檔位，在時(shí)間跨度與數(shù)據(jù)密度之間取得平衡。內(nèi)置 64 MB 存儲(chǔ)器可容納超過(guò)一千六百萬(wàn)個(gè)樣本，足以支撐無(wú)人值守的連續(xù)采集。 安全上要守住絕對(duì)最大額定值：BNC 與 D-Sub 上的模擬輸入電壓不得超過(guò) ±20 V，8 針端口與 D-Sub 上的數(shù)字輸入不得超過(guò) ±30 V。模擬輸入提供 2 路 BNC 母座加 D-Sub 兩種形式，配套插頭型號(hào)為 DMC 1,5/4-G1-3,5 P20THR。 日常使用中，建議定期檢查連接器是否松動(dòng)，配對(duì)插頭為 DFMC 1,5/4-ST-3,5 BK，插拔時(shí)注意對(duì)準(zhǔn)防

在飛秒放大器與光電探測(cè)器構(gòu)成的鏈路里，F(xiàn)EMTO LUCI-M 承擔(dān)的是數(shù)字化與控制中樞的角色。光接收機(jī)把光信號(hào)轉(zhuǎn)成電流，經(jīng)可變?cè)鲆娣糯笃鬓D(zhuǎn)成電壓之后，由模擬輸入完成采集；同時(shí)它的模擬輸出可以給放大器提供增益切換或者偏置調(diào)節(jié)用的控制電壓，數(shù)字輸出負(fù)責(zé)切換外部外設(shè)，數(shù)字輸入用來(lái)讀取放大器狀態(tài)。 按官方說(shuō)明，這樣搭建起來(lái)的是一套完整的計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)測(cè)量鏈路，不必再額外配置獨(dú)立的采集卡，系統(tǒng)中只需要這一臺(tái)設(shè)備就能完成采集、記錄與控制，接線與軟件架構(gòu)都簡(jiǎn)化不少。 接口方面，D-Sub 連接器可直接連接帶數(shù)字接口的 FEMTO 系列設(shè)備，模擬輸入除 D-Sub 上的 4 路之外還額外提供 2 路同軸連接器，每個(gè)通道可在 6 個(gè)輸入連接器之間切換接入。對(duì)飛秒級(jí)測(cè)量而言，通道噪聲不大于 0.1 % 滿量程、輸入短接時(shí)不大于 500 μV RMS、失調(diào)溫漂不超過(guò) 300 μV/K，決定了長(zhǎng)時(shí)間掃描時(shí)基線是否穩(wěn)定。

FEMTO LUCI-M 有兩個(gè)可選型號(hào)：LUCI-M-4 提供 4 路模擬輸入并且?guī)M輸出，LUCI-M-2 只有 2 路模擬輸入，不帶模擬輸出。選擇的核心就看兩件事——需要同時(shí)觀測(cè)幾路信號(hào)，以及是否需要用電壓去控制外部器件。 如果實(shí)驗(yàn)要同時(shí)比對(duì)兩路以上的探測(cè)器輸出，或者需要在采集的同時(shí)給放大器送出增益控制電壓和偏置電壓，就應(yīng)當(dāng)選 4 通道型號(hào)；如果只是記錄一到兩路電壓、把控制功能交給其它儀器，2 通道型號(hào)體積更緊湊，占用更少。 兩者的模擬輸入指標(biāo)完全一致：都是 16 位分辨率、每通道 2.5 MS/s 同步采樣、±10 V 輸入范圍，而且每個(gè)通道都能在 6 個(gè)輸入連接器之間切換其中一路接入，也就是說(shuō)通道數(shù)并不等于可接信號(hào)源的總數(shù)，2 通道型號(hào)照樣能輪巡多個(gè)測(cè)點(diǎn)。 此外要考慮供電與環(huán)境：設(shè)備由 USB-C 總線供電，不需要額外電源適配器，工作溫度范圍 0 ℃ 到 40 ℃，存儲(chǔ)溫度 -40 ℃ 到 80 ℃。若接入的前端設(shè)備要求負(fù)載不小于 100 kΩ，讀數(shù)會(huì)低約 0.5 %，軟件端補(bǔ)償即可。

用 FEMTO LUCI-M 完成一次長(zhǎng)期數(shù)據(jù)記錄，可以按四步走。第一步是接線：把被測(cè)信號(hào)接到模擬輸入的 BNC 母座或者 D-Sub 接口，確認(rèn)信號(hào)幅度落在 ±10 V 標(biāo)稱(chēng)范圍內(nèi)，需要聯(lián)動(dòng)的外部器件接到模擬輸出或者數(shù)字輸出端。 第二步是配置：通過(guò) USB-C 連上主機(jī)，用支持 SCPI 的軟件或官方提供的 Python 示例程序設(shè)定通道、采樣率與觸發(fā)方式。若做長(zhǎng)時(shí)趨勢(shì)記錄，把采樣率降到 500、100、10 或 1 kS/s，讓 64 MB 內(nèi)存容納更長(zhǎng)的時(shí)間跨度。 第三步是校準(zhǔn)與試采：先把輸入端短接測(cè)一次本底噪聲，確認(rèn)不大于 500 μV RMS；若前端設(shè)備要求后級(jí)負(fù)載不小于 100 kΩ，記得在軟件里乘上 1.005 的校正系數(shù)。 第四步是采集與監(jiān)控：?jiǎn)?dòng)之后，面板指示燈綠色表示 USB 通信進(jìn)行中、琥珀色表示正在采集數(shù)據(jù)，可自由編程按鍵可綁定常用動(dòng)作。配合數(shù)模輸出還能在記錄過(guò)程中自動(dòng)調(diào)節(jié)放大器增益或偏置。 記錄過(guò)程中若發(fā)現(xiàn)基線緩慢漂移，多半與溫度變化有關(guān)，失調(diào)溫漂指標(biāo)不超過(guò) 300 μV/K，保持恒溫或縮短單次記錄時(shí)長(zhǎng)都能緩解。任務(wù)結(jié)束后，先停止采集再斷開(kāi)線纜，最后核對(duì)樣本數(shù)

FEMTO LUCI-M 通過(guò) USB-C 接口與主機(jī)連接，數(shù)據(jù)傳送與供電由同一根線纜完成，供電電壓 5 V、電流 2 A，要求主機(jī)端口具備 3 A 供電能力；若 USB 端口輸出能力不足，可借助帶電源的 USB 集線器轉(zhuǎn)接。 在指令層面它兼容 SCPI 可編程儀器標(biāo)準(zhǔn)命令集。SCPI 是文本形式的通用指令，因此這套系統(tǒng)不綁定特定的硬件、操作系統(tǒng)或者編程語(yǔ)言，用戶可以用熟悉的開(kāi)發(fā)環(huán)境自行寫(xiě)控制程序。官方另外提供 Python 源代碼示例和圖形用戶界面作為可選下載，拿到之后即可快速跑通采集流程，也能在其基礎(chǔ)上改成自動(dòng)化測(cè)試腳本。 與計(jì)算機(jī)之間的電氣隔離是另一項(xiàng)關(guān)鍵設(shè)計(jì)，它把主機(jī)側(cè)的地噪聲與測(cè)量側(cè)隔開(kāi)，保證信號(hào)質(zhì)量并把噪聲降到最低，這對(duì)微弱信號(hào)采集尤其重要。設(shè)備內(nèi)置 64 MB 存儲(chǔ)器，可緩存超過(guò)一千六百萬(wàn)個(gè)樣本，短時(shí)間高速采集時(shí)不必完全依賴(lài)主機(jī)實(shí)時(shí)讀取，即便在長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人值守的記錄任務(wù)中也能保持?jǐn)?shù)據(jù)鏈路穩(wěn)定。

FEMTO LUCI-M 共有 19 路數(shù)字輸出與 5 路數(shù)字輸入，全部兼容 TTL 電平。數(shù)字輸入阻抗 10 kΩ，邏輯低電平不高于 0.8 V、邏輯高電平不低于 2.0 V，可用來(lái)讀取外部設(shè)備的狀態(tài)位、報(bào)警信號(hào)或者門(mén)控信號(hào)；數(shù)字輸出阻抗 50 Ω，單路最大輸出電流 20 mA，低電平不高于 0.4 V，在 1 kΩ 負(fù)載下高電平不低于 4.0 V，可以直接驅(qū)動(dòng)繼電器、指示燈或者切換外部外設(shè)。 在接口分布上，數(shù)字輸出中 17 路位于 D-Sub 接口、2 路位于外部連接器，數(shù)字輸入中 3 路位于 D-Sub、2 路位于外部連接器，D-Sub 上的 3、4、6、7 號(hào)引腳還可以在模擬與數(shù)字功能之間切換，靈活性比較高。模擬與數(shù)字功能復(fù)用同一組引腳時(shí)，要在配置階段先確定工作模式，避免把輸出腳誤當(dāng)作輸入腳使用而造成信號(hào)沖突。 由于 D-Sub 連接器能直接連接帶數(shù)字接口的 FEMTO 系列設(shè)備，用戶無(wú)需另做轉(zhuǎn)接線，就能把放大器、探測(cè)器與本系統(tǒng)組成受程序統(tǒng)一調(diào)度的整體。設(shè)備面板配有可自由編程按鍵，可綁定常用輸出動(dòng)作；指示燈綠色代表 USB 通信進(jìn)行中，琥珀色代表正在采集數(shù)據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)判斷運(yùn)行狀態(tài)很

FEMTO LUCI-M 的模擬輸入先由多路選擇器切換輸入源，再經(jīng) 16 位 Σ-Δ 模數(shù)轉(zhuǎn)換器把電壓信號(hào)轉(zhuǎn)成數(shù)字量，每通道最高 2.5 MS/s 并且各通道同步采樣。所謂 16 位，是指在 ±10 V 標(biāo)稱(chēng)輸入范圍下把一個(gè)量程切成六萬(wàn)多個(gè)臺(tái)階，全速采樣時(shí)折合約 0.37 mV 一個(gè)碼，實(shí)際可用的信號(hào)范圍還能延伸到 ±12 V。 同步采樣的價(jià)值在于多通道之間沒(méi)有時(shí)間錯(cuò)位，比較兩個(gè)通道的相位或者波形時(shí)不必再做時(shí)間補(bǔ)償。輸入級(jí)輸入阻抗為 10 kΩ，線性度 ±0.2 %，總諧波失真不大于 0.03 % 滿量程，增益精度在 100 kHz、20 V 峰峰值條件下優(yōu)于 0.05 %，這些指標(biāo)共同決定了還原波形的保真程度。 需要注意的是，許多 FEMTO 前端設(shè)備要求負(fù)載阻抗不小于 100 kΩ，直接接入后讀到的數(shù)據(jù)會(huì)偏低約 0.5 %，在軟件里乘上 1.005 的固定系數(shù)就能修正。模擬鏈路帶寬為 1.1 MHz，-3 dB 點(diǎn)約 1.15 MHz；設(shè)備與主機(jī)之間做了電氣隔離，可切斷地環(huán)路干擾，把噪聲壓到很低。實(shí)際使用中，若信號(hào)源內(nèi)阻較高，還應(yīng)在軟件里評(píng)估輸入阻抗帶來(lái)的分壓誤差，必要時(shí)在前端增加

FEMTO LUCI-M 的模擬輸出為 3 通道 12 位數(shù)模轉(zhuǎn)換器，輸出電壓 ±10 V，實(shí)際可達(dá) ±10.5 V，分辨率約 5.1 mV，主要用于輸出靜態(tài)控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備，或者當(dāng)作偏置電壓源使用。三個(gè)通道里有兩個(gè)走控制接口，專(zhuān)門(mén)用于偏置或者失調(diào)調(diào)節(jié)，另一個(gè)走同軸連接器作通用輸出。 典型用法是把其中一路接到可變?cè)鲆娣糯笃鞯脑鲆婵刂贫耍密浖O(shè)定電壓來(lái)切換放大倍數(shù)；另一路用于補(bǔ)償探測(cè)器的直流失調(diào)，讓有用信號(hào)落在輸入范圍中央。它的輸出阻抗 50 Ω，要求負(fù)載不小于 10 kΩ 做終端匹配，最大輸出電流 ±20 mA，上升與下降時(shí)間典型值 500 μs，因此適合設(shè)定靜態(tài)工作點(diǎn)，不適合產(chǎn)生高頻波形。 輸出的增益精度不大于 0.1 % 滿量程，噪聲在 20 MHz 帶寬下不大于 200 μV RMS，失調(diào)溫漂不超過(guò) 10 μV/K，溫度變化時(shí)設(shè)定值漂移很小。使用時(shí)還要守住絕對(duì)最大額定值：模擬輸入端最高 ±20 V，數(shù)字端最高 ±30 V，超出會(huì)損壞設(shè)備。面板上的可自由編程按鍵可把常用輸出設(shè)定固化成一個(gè)動(dòng)作。

FEMTO LUCI-M 是一款緊湊型通用 USB 數(shù)據(jù)采集與數(shù)字控制系統(tǒng)，既能把外部設(shè)備的輸出電壓數(shù)字化，也能輸出可控電壓去驅(qū)動(dòng)或者偏置外部器件，因此一臺(tái)設(shè)備就同時(shí)具備測(cè)量和控制兩種能力。它有 LUCI-M-4 與 LUCI-M-2 兩種可選配置，前者提供 4 路模擬輸入并帶模擬輸出，后者為 2 路模擬輸入，用戶可按通道規(guī)模挑選。 在結(jié)構(gòu)上，模擬輸入采用 16 位 Σ-Δ 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，每通道采樣率可達(dá) 2.5 MS/s 并支持同步采樣，還可以切到 500、100、10、1 kS/s 等檔位降采樣，以適配不同時(shí)間跨度的記錄任務(wù)。模擬輸出是 3 通道 12 位數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其中兩路用于偏置或者失調(diào)調(diào)節(jié)，另一路作通用用途。 數(shù)字端共有 19 路數(shù)字輸出與 5 路數(shù)字輸入，全部兼容 TTL 電平，可讀取狀態(tài)與報(bào)警信號(hào)，也能切換外部外設(shè)。設(shè)備內(nèi)置 64 MB 存儲(chǔ)器，可保存超過(guò)一千六百萬(wàn)個(gè)樣本，通過(guò) USB-C 接口與主機(jī)通信，整套系統(tǒng)適合實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化測(cè)控、通用數(shù)據(jù)采集與長(zhǎng)期數(shù)據(jù)記錄。

FEMTO LUCI-M 采集微弱信號(hào)時(shí)，讀數(shù)精度主要受五方面影響：輸入阻抗帶來(lái)的負(fù)載效應(yīng)、器件自身的噪聲與溫漂、采樣率與帶寬的匹配程度、環(huán)境條件，以及信號(hào)的接線方式。 負(fù)載效應(yīng)最容易被忽略。本機(jī)輸入阻抗為 10 kΩ，而不少 FEMTO 前端設(shè)備希望后級(jí)負(fù)載不小于 100 kΩ，直接接上會(huì)讓測(cè)得電壓偏低約 0.5 %，正確做法是在軟件端乘固定系數(shù) 1.005 修正。噪聲方面，通道噪聲不大于 0.1 % 滿量程，輸入短接時(shí)不大于 500 μV RMS，失調(diào)溫漂不超過(guò) 300 μV/K，所以長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量前應(yīng)先短接輸入端測(cè)一次本底，并且盡量在溫度穩(wěn)定的條件下工作。 采樣率同樣影響結(jié)果：2.5 MS/s 適合捕捉快速瞬變，做長(zhǎng)期趨勢(shì)記錄則切到 500、100、10 或 1 kS/s 降采樣，能顯著減小數(shù)據(jù)量。環(huán)境方面，工作場(chǎng)所不得存在煙霧、粉塵、油脂、油污與冷凝水汽；絕對(duì)最大額定值還規(guī)定模擬輸入不得超過(guò) ±20 V。 接線方式同樣關(guān)鍵：模擬輸入有 D-Sub 與 BNC 母座兩種入口，使用屏蔽同軸電纜并把屏蔽層單點(diǎn)接地，可以減少空間耦合進(jìn)來(lái)的工頻干擾。信號(hào)頻率接近帶寬上限時(shí)，幅值會(huì)出現(xiàn)可見(jiàn)衰減