光學延遲線通過掃描改變兩束光之間的光程差，在時間分辨超快光譜學或分子動力學實驗中不可或缺。典型的光學延遲線搭建方法，是將中空回射鏡（Retro-reflector）或兩面反射鏡置于直線位移臺上，如下圖所示。

位移臺及其驅動器的選擇會對實驗結果產生至關重要的影響。下文將逐一介紹相關的核心參數，包括時間延遲窗口長度、最小運動步進、重復定位精度、偏移量、絕對精度和機械誤差等。

時間延遲窗口長度

這是選擇直線位移臺首先要考慮的參數。延遲窗口長度T指光束經過中空回射系統并返回所經歷的時間，與位移臺的行程L直接相關。對于采用單回路的時間延遲線設計，

T = 2*L/c
其中c是真空中的光速。

延遲步進分辨率

其次要考慮的是延遲步進分辨率（Δτ），它取決于位移臺的最小運動增量（MIM）

Δτ = 2*MIM/c

重復定位精度

與最小運動步進同樣重要的是位移臺的重復定位精度，亦即系統多次重復到達同一指定位置時的偏差（上圖紅色曲線）。典型的時間分辨實驗中，直線位移臺需要掃描特定的距離（由分析樣品所需的時間延遲計算得出），以記錄信號隨時間延遲的變化。重復掃描并取平均值可以提升信號質量并降低信躁比，因此需要位移臺有較高的重復定位精度。

偏移量

平整度和直線度表征了理想直線運動的偏移量，分別垂直于水平和豎直平面上的運動。俯仰（Pitch）和偏擺（Yaw）指圍繞運動方向正交軸（y，z）的轉動，而翻滾（Roll）是圍繞運動方向軸的轉動，如下圖所示。

在泵浦——探測（Pump-Probe）時間分辨實驗中，泵浦和探測光束在目標樣品處實現空間重合，而它們的相對時間延遲則通過位移臺的掃描來實現。位移臺的偏移，尤其是角方向上的偏移，會影響掃描過程中的空間重合度。兩束光重合的位置距離延遲線越遠，位移臺的俯仰和偏擺造成的空間偏移量便越大。

絕對精度

指令位置與實際到達位置的匹配度，即是位移臺的絕對精度。如果絕對精度較低，可能會引起測試結果的畸變，導致一些假的動力學特征。位移臺的驅動方式（螺桿、滾珠、傳動帶或直線電機）和反饋決定其絕對精度。絲杠和滾珠驅動的位移臺可以提供良好的最小運動增量。但大部分情況下，它們都采用開環控制設計，沒有位置反饋，所以絕對精度較低。直線電機驅動的系統不同于螺桿驅動，不存在齒隙的問題。此外，直線電機受熱膨脹的影響較小，所以絕對精度較高。

反饋裝置相對于電機的距離也會直接影響到運動控制系統的絕對精度。

機械誤差

對于線性或單調遞增的誤差，如余弦誤差、螺桿俯仰誤差、測量點的角度偏差（阿貝誤差）以及熱膨脹效應。它們可以通過線性誤差補償來彌補，如上圖所示，通過線性補償進行糾正。

補償后精度=補償前精度- (斜率x位移)

非線性誤差則需借助激光干涉儀來進行誤差補償。根據精度需求選擇不同數量的點，每移動到一個點記錄該位置的誤差，再通過控制器計算，以進行誤差補償。帶有線性編碼器的位移臺在經過補償后，最終精度可達到數百納米。

上文列舉了選擇延遲線需要考慮的主要因素。Newport生產搭建延遲線所需要的多種位移臺、控制器和回射裝置，歡迎您的咨詢。

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