專利名稱：一種激光脈沖同步控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于一種激光脈沖延遲同步控制儀器，具體涉及一種用微積分方法對光脈沖進行處理，用時間測量模塊測量脈沖延遲，用單片機系統實現激光脈沖同步閉環控制的激光脈沖同步控制器。
背景技術：
在科學實驗、測量和控制領域，許多物理量都與時間間隔相關，需要準確測量時間間隔，并實現同步控制。通常，測量脈沖延時選擇脈沖的上升或下降沿作為測量點，但由于激光脈沖幅度的抖動，并且上升、下降沿都有一定的時間，所以，測量點會有很大的抖動或偏差，無法準確測量激光脈沖的延時時間，更不能精確控制。簡單采用時間間隔測量裝置就會遇到前述問題。激光脈沖延遲時間的測量還可以采用高速信號采集卡采集光脈沖，再通過計算機軟件處理來實現，對于只有幾級放大的小型激光振放系統，這樣的測量控制系統則過于復雜，成本較高，且占用空間大。
發明內容本實用新型是為了克服現有技術存在的缺點，其目的是提供一種高精度、高穩定性、易擴展、低成本的激光脈沖同步裝置。本實用新型的技術方案是:一種激光脈沖同步控制器，包括光脈沖信號處理模塊、延遲測量控制模塊和延遲脈沖信號發生模塊。振蕩級激光器和放大級激光器分別通過光脈沖信號與光脈沖信號處理模塊連接，光脈沖信號處理模塊分別通過TTL (TransisterTransister Logic)電平信號與延遲測量控制模塊連接，延遲測量控制模塊通過數據傳輸信號線與延遲脈沖信號發生模塊連接，延遲脈沖信號發生模塊分別通過觸發脈沖與振蕩級激光器和放大級激光器連接。所述的光脈沖信號處理模塊包括光電轉換模塊、微積分電路、放大調節電路、高速比較器和電平轉換電路。其中，光脈沖信號與光電轉換模塊連接，光電轉換模塊通過電脈沖信號與微積分電路連接，微積分電路通過積分脈沖與放大調節電路連接，放大調節電路和微積分電路分別通過基準積分脈沖和微分脈沖與高速比較器連接，高速比較器通過ECL(Emitter Coupled Logic)電平信號與電平轉換電路連接。所述的延遲測量控制模塊包括時間間隔測量模塊、單片機和觸摸屏。其中，電平轉換電路通過TTL電平信號與時間間隔測量模塊的stopl與stop2引腳連接，時間間隔測量模塊的D0-D7、A0-A3、RD/WR/ALE的引腳分別通過數據總線、地址線和讀寫控制線與觸摸屏的DB0-DB7引腳和單片機的P0.0-P0.7、P2.0-P2.3、RD/WR/ALE的引腳連接，單片機的P1.0-P1.7引腳通過控制信號線與觸摸屏的STA/DIN/DCLK引腳連接，單片機的RXD/TXD引腳通過數據傳輸信號線與延遲脈沖信號發生模塊連接。本實用新型的有益效果:[0009]本實用新型將延遲測量與同步控制集成在一起，實現了激光脈沖的閉環控制，保證激光功率穩定，同時精度和穩定度優于±0.5ns，滿足了許多領域的應用。采用微積分方法對光脈沖進行處理，將微積分的交點作為脈沖延遲時間的測量點，解決了脈沖幅度變化引起的問題，采用時間間隔測量模塊測量脈沖延遲，單片機進行數據處理和控制實現激光脈沖同步的閉環控制，大大提高了集成度，節約了成本。
圖1是本實用新型的激光脈沖同步控制器組成框圖；圖2是本實用新型的光脈沖信號處理模塊組成圖；圖3本實用新型的延遲測量控制模塊組成圖。其中:I振蕩級激光器2放大級激光器3光脈沖信號處理模塊 4延遲測量控制模塊5延遲脈沖信號發生模塊 6光電轉換模塊7微積分電路8放大調節電路9高速比較器10電平轉換電路11時間間隔測量模塊12單片機13觸摸屏20、21光脈`沖信號22、23TTL電平信號24數據傳輸信號線25、26觸發脈沖27電脈沖信號28積分脈沖29基準積分脈沖30微分脈沖31 ECL電平信號32讀寫控制線33地址線34控制信號線35數據總線。
具體實施方式
下面，參照附圖和實施例對本實用新型的激光脈沖同步控制器進行詳細說明:如圖1所示，一種激光脈沖同步控制器，包括光脈沖信號處理模塊3、延遲測量控制模塊4和延遲脈沖信號發生模塊5。其中，振蕩級激光器I和放大級激光器2分別通過光脈沖信號20、21與光脈沖信號處理模塊3連接，光脈沖信號處理模塊3分別通過TTL電平信號22、23與延遲測量控制模塊4連接，延遲測量控制模塊4通過數據傳輸信號線24與延遲脈沖信號發生模塊5連接，延遲脈沖信號發生模塊5分別通過觸發脈沖25、26與振蕩級激光器I和放大級激光器2連接。如圖2所示，光脈沖信號處理模塊3包括光電轉換模塊6、微積分電路7、放大調節電路8、高速比較器9和電平轉換電路10。其中，光脈沖信號20與光電轉換模塊6連接，光電轉換模塊6通過電脈沖信號27與微積分電路7連接，微積分電路7通過積分脈沖28與放大調節電路8連接，放大調節電路8和微積分電路7分別通過基準積分脈沖29和微分脈沖30與高速比較器9連接，高速比較器9通過ECL電平信號31與電平轉換電路10連接。其中，光電轉換模塊6采用快反應光電探頭(市售)，可以實現光電信號的快速轉換。微積分電路7由電阻R1、R2和電容C1、C2組成，對脈沖信號進行微積分處理。放大調節電路8采用兩片AD8009芯片(市售)實現對脈沖信號的跟蹤放大、調節偏移。高速比較器9采用MAX9600芯片(市售)進行超高速的電平比較。電平轉換電路10采用MC10ELT芯片(市售)實現ECL電平到TTL電平的轉換。如圖3所示，延遲測量控制模塊4包括時間間隔測量模塊11、單片機12和觸摸屏13。其中，TTL電平信號22,23與時間間隔測量模塊11的stopl與stop2引腳連接，時間間隔測量模塊11的D0-D7、A0-A3、RD/WR/ALE的引腳分別通過數據總線35、地址線33和讀寫控制線32與觸摸屏13的DB0-DB7引腳和單片機12的P0.0-P0.7、P2.0-P2.3、RD/WR/ALE的引腳連接，單片機12的Pl.0-P1.7引腳通過控制信號線34與觸摸屏13的STA/DIN/DCLK引腳連接，單片機12的RXD/TXD引腳通過數據傳輸信號線24與延遲脈沖信號發生模塊5連接。其中，時間間隔測量模塊11采用TDC-GPl芯片，單片機12采用W77E58。單片機12其PO 口作為數據總線35供時間間隔測量模塊11與觸摸屏13傳輸數據，其P2 口作為地址線33訪問時間間隔測量模塊11的地址寄存器，其Pl 口作為觸摸屏13的控制信號線34，其讀寫使能控制端RD/WR/ALE作為讀寫控制線32控制時間間隔測量模塊11的讀寫使能端RD/WR/ALE，其串口讀寫端RXD/TXD作為數據傳輸信號線24。延遲脈沖信號發生模塊5為已有技術《采用脈沖延遲信號發生器(專利號:ZL:200720096960.8)》。本實用新型的工作過程是:首先，手動測量、調節振蕩級激光器與放大級激光器輸出的兩路激光的延遲時間間隔，使激光振放鏈系統輸出功率最大，將此時兩路激光的時間間隔存儲并作為基準延遲。系統運行中，光脈沖信號處理模塊和延遲測量控制模塊不斷處理和測量，獲得兩路激光信號的時間間隔相對于基準延遲的偏差，通過數據傳輸信號線控制延遲脈沖信號發生模塊，實時調節輸出的兩路觸發脈沖的時間間隔，實現激光脈沖同步的閉環控制。光脈沖信號處理模塊接收光信號后，采用光電轉換模塊將光脈沖信號轉換為電脈沖信號，采用微積分方法確定延遲測量點，解決激光脈沖幅度變化的問題；將積分脈沖進行跟蹤放大、調節偏移后，與微分脈沖經過超高速比較器進行比較，產生ECL電平信號，經過電平轉換電路輸出穩定的TTL電平信號。延遲測量控制模塊采用時間間隔測量模塊測量兩路TTL電平信號之間的時間間隔，單片機設定基準延遲，實時讀取時間間隔測量值并通過控制觸摸屏進行實時顯示。當測量的時間間隔與基準延遲不匹配時，單片機進行相應的調節，將脈沖的同步延遲值通過數據傳輸信號線輸出給延遲脈沖信號發生器模塊。本實用新型采用微積分方法對光脈沖進行處理，將微積分的交點作為脈沖延遲時間的測量點，解決了脈沖幅度變化引起的問題，再采用時間間隔測量模塊測量脈沖延遲，采用單片機進行數據處理和控制實現激光脈沖同步的閉環控制，大大提高了集成度，節約了成本。
權利要求1.種激光脈沖同步控制器，包括光脈沖信號處理模塊(3)、延遲測量控制模塊(4)和延遲脈沖信號發生模塊(5)，其特征在于:振蕩級激光器(I)和放大級激光器(2)分別通過光脈沖信號(20、21)與光脈沖信號處理模塊(3)連接，光脈沖信號處理模塊(3)分別通過TTL電平信號(22、23 )與延遲測量控制模塊(4 )連接，延遲測量控制模塊(4 )通過數據傳輸信號線(24)與延遲脈沖信號發生模塊(5)連接，延遲脈沖信號發生模塊(5)分別通過觸發脈沖(25、26 )與振蕩級激光器(I)和放大級激光器(2 )連接。
2.據權利要求1所述的激光脈沖同步控制器，其特征在于:所述的光脈沖信號處理模塊(3)包括光電轉換模塊(6)、微積分電路(7)、放大調節電路(8)、高速比較器(9)和電平轉換電路(10),其中,光脈沖信號(20)與光電轉換模塊(6)連接,光電轉換模塊(6)通過電脈沖信號(27)與微積分電路(7)連接，微積分電路(7)通過積分脈沖(28)與放大調節電路(8)連接，放大調節電路(8)和微積分電路(7)分別通過基準積分脈沖(29)和微分脈沖(30 )與高速比較器(9 )連接，高速比較器(9 )通過ECL電平信號(31)與電平轉換電路(10 )連接。
3.據權利要求1所述的激光脈沖同步控制器，其特征在于:所述的延遲測量控制模塊(4)包括時間間隔測量模塊(11)、單片機(12)和觸摸屏(13)，其中，TTL電平信號(22、23)與時間間隔測量模塊(11)的stopl與stop2引腳連接，時間間隔測量模塊(11)的D0-D7、A0-A3、RD/WR/ALE的引腳分別通過數據總線(35)、地址線(33)和讀寫控制線(32)與觸摸屏(13)的DB0-DB7引腳和單片機(12)的P0.0-P0.7、Ρ2.0-Ρ2.3,RD/WR/ALE的引腳連接，單片機(12)的Pl.0-P1.7引腳通過控制信號線(34)與觸摸屏(13)的STA/DIN/DCLK引腳連接，單片機(12)的RXD/TXD引腳通過數據傳輸信號線(24)與延遲脈沖信號發生模塊(5)連接。
專利摘要本實用新型公開了一種激光脈沖同步控制器，包括光脈沖信號處理模塊、延遲測量控制模塊和延遲脈沖信號發生模塊。振蕩級激光器和放大級激光器分別與光脈沖信號處理模塊信號連接，光脈沖信號處理模塊與延遲測量控制模塊信號連接，延遲測量控制模塊與延遲脈沖信號發生模塊信號連接，延遲脈沖信號發生模塊與振蕩級激光器和放大級激光器信號連接。本實用新型將延遲測量與同步控制集成在一起，實現了激光脈沖的閉環控制，保證激光功率穩定，將微積分的交點作為脈沖延遲時間的測量點，解決了脈沖幅度變化引起的問題，單片機進行數據處理和控制實現激光脈沖同步的閉環控制，大大提高了集成度，節約了成本。
文檔編號H01S3/101GK202930741SQ20122063007
公開日2013年5月8日 申請日期2012年11月26日 優先權日2012年11月26日
發明者談小虎, 劉蓮花, 郭文成 申請人:核工業理化工程研究院