電壓電容耦合方式。當采用光電二極管的方式時，因為出光脈沖信號和放電信號之間沒有抖動，所以米集的放電信號可以反映MO腔和PA腔的光脈沖之間的時間延時。
[0032]圖2是延時測量單元I原理框圖。如圖2所示，延時測量單元I包括:阻抗匹配模塊11、積分和前置放大模塊12、延時測量模塊13和延時輸出模塊14。阻抗匹配模塊11通過阻抗50歐姆的同軸線電纜接收來自兩個時序采集單元4a和4b采集的脈沖放電信號，兩個脈沖信號峰峰值小于20V，脈沖上升沿小于100ns。放電信號下降沿小于100ns，要先經過阻抗匹配模塊11進行阻抗匹配以保證信號完整性和避免信號有較大的衰減。積分和前置放大模塊12對信號進行積分和放大，得到兩路標準的脈沖方波信號，并將兩路脈沖信號輸出到專門的延時測量模塊13。延時測量模塊13通過高精度專業的延時測量芯片測量積分和前置放大模塊12輸出的兩路脈沖方波信號的延時值，即MO和PA腔實際的放電延時，然后將放電延時值用串口傳給延時輸出模塊14。延時輸出模塊14用于將采集到兩路脈沖的延時值通過總線輸出給主控單元2。
[0033]主控單元2采集兩路脈沖的實際延時值，進行處理后輸出修正后的脈沖延時值。
[0034]圖3是主控單元2的控制算法的邏輯示意圖。如圖3所示，Ti為第i次放電延時檢測單元采集到的放電延時值。Ttl為每次放電延時的設定值。每次放電都計算出放電的實際延時和設定值之差I T1-T01，即放電抖動偏移量。△ τ為設定抖動范圍允許的最大偏移量值。如果IT1-TcJ < ΔΤ則認為放電抖動在可承受的偏移量之內，則直接將Ti輸出；如果
T1-T0 > Λ T則認為本次放電抖動超過可允許的偏移量，則通過算法調整Ti值的輸出。在一種【具體實施方式】中，針對4kHz雙腔放電同步問題，每次放電都要嚴格控制抖動范圍。且每次放電間隔只有250 μ S，間隔內要完成信號的采集，運算和輸出。所以在算法控制單元盡量要求算法精簡，以節省運算時間。結合算法調整后的延時值和狀態采集單元采集到的溫度和激光器腔內壓強值，得到最終的延時輸出值。通過并口把最終延時輸出值輸送給延時輸出單元。
[0035]圖4為延時輸出單元3原理圖，延時輸出單元3是同步模塊重要組成部分之一。由于制造工藝的差別，不同激光器兩個腔放電的固有延時是不同的，這一差異大約有100-300nso延時輸出單元實現脈沖延時既要有較大的動態范圍。另一方面，兩個腔放電抖動又要在±5ns之內，所以又要求延時輸出單元要有較高的輸出分辨率(低于Ins)。
[0036]本發明提出延時輸出單元包括一個可編程延時模塊(31)、兩個固定延時模塊
(32)和兩個脈沖觸發輸出模塊；所述可編程延時模塊(31)通過串口接收主控單元更新的延時值(延時值為八位二進制碼)，輸出兩個更新后延時值的兩個脈沖信號，然后分別將其傳送到所述兩個固定延時模塊；；所述兩個固定延時模塊(32)用于修正由于雙腔系統固有的延時誤差，系統固有延時誤差一般為± 10ns至±200ns。可編程延時模塊也可以修正固有延時誤差，但是在可編程模塊輸出分辨率為0.25ns時，動態范圍只有64ns，此時必須由固定延時模塊來修正。所述兩個脈沖觸發輸出模塊33用于分別接收固定延時模塊的脈沖輸出，將電脈沖轉換為光脈沖，通過光纖觸發第一電源和第二電源放電。一方面，采用固定延時模塊32滿足延時輸出單元較大動態范圍的要求；另一方面，采用可編程延時模塊31來滿足高分辨率輸出的要求。主控單元2控制延時指令并行傳輸到可編程延時模塊31內設定兩路輸出脈沖修正后的兩路電源觸發延時值。最后這兩路脈沖觸發電源，完成時序修正后的電源放電。
[0037]圖5給出本發明的一個具體實施例的結構示意圖。如圖5所示，上位機采用普通PC機，由于本電路對控制實時性要求較高，主控單元采用兩個單片機，單片機之間用雙口 RAM通訊。第一單片機主要負責延時信號的輸出和延時控制算法的實現。第二單片機負責電源狀態檢測和與上位機通訊。上位機輸出觸發信號(1-4KHZ的脈沖)，觸發可編程芯片輸出兩路脈沖。兩路脈沖延時由第一單片機控制。兩路延時分別經過固定延時線后，觸發激光器電源輸出兩路激光。兩路激光實際的信號延時由恒比定時電路和延時采集芯片采集，實際延時返回到第二單片機控制器經控制算法調整后給出新的調整值，輸出到可編程芯片，完成控制閉環。另外，電源的狀態信號如溫度，電壓等由AD芯片采集送到單片機。同步控制電路是高頻信號電路，該電路又位于放電腔放電的高壓干擾中，所以同步電路板應安裝在具有屏蔽效果的機箱內，電源采用DC-DC隔離電源。
[0038]以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種雙腔準分子激光器放電同步控制系統，所述激光器包括MO腔和PA腔，該MO腔和PA腔分別配有第一電源和第二電源，其特征在于，所述系統包括延時測量單元(1)、主控單元(2、)延時輸出單元(3)、第一時序采集單元(4a)、第二時序采集單元(4b)和狀態采集單元(5)，其中， 所述第一時序采集單元(4a)和第二時序采集單元(4b)分別用于采集所述MO腔和PA腔的脈沖放電信號； 所述延時測量單元(I)根據所述第一時序采集單元(4a)和第二時序采集單元(4b)采集的脈沖放電信號獲得所述MO腔和PA腔之間的出光延時值； 所述狀態采集單元(5)用于采集所述MO腔和PA腔的狀態信息； 所述主控單元(2)用于根據所述MO腔和PA腔之間的實際采集的出光延時值、延時設定值和狀態米集單兀(5)米集的所述狀態?目息，執行閉環控制算法，獲得雙腔放電延時的更新值，并將該值送給所述延時輸出單元(3)； 所述延時輸出單元(3)用于接受所述主控單元(2)送來的所述雙腔放電延時的更新值，同時把來自上位機的觸發脈沖分為對應于所述雙腔放電延時的更新值的兩個脈沖輸出給所述第一電源和第二電源以觸發該二電源進行放電。
2.如權利要求1所述的雙腔準分子激光器放電同步控制系統，其特征在于，所述延時測量單元(I)包括阻抗匹配模塊(11)、積分和前置放大模塊(12)、延時測量模塊(13)和延時輸出模塊(14)， 所述阻抗匹配模塊(11)接收所述第一時序采集單元(4a)和第二時序采集單元(4b)采集的脈沖放電信號，用于進行阻抗匹配以保證信號完整性和避免信號的衰減； 所述積分和前置放大模塊(12)用于對信號進行積分和放大，得到兩路標準的脈沖方波信號，并輸出到所述延時測量模塊(13); 延時測量模塊(13)用于測量所述積分和前置放大模塊(12)輸出的兩路脈沖方波信號的延時值，然后將該延時值傳送給所述延時輸出模塊(14); 所述延時輸出模塊(14)用于將所述延時值輸出給所述主控單元2。
3.如權利要求2所述的雙腔準分子激光器放電同步控制系統，其特征在于，所述延時輸出單元(3)包括一個可編程延時模塊(31)、兩個固定延時模塊(32)和兩個脈沖觸發輸出豐吳塊； 所述可編程延時模塊(31)通過串口接收主控單元更新的延時值并輸出兩個更新后延時值的兩個脈沖信號，然后分別將其傳送到所述兩個固定延時模塊； 所述兩個固定延時模塊(32)用于修正雙腔系統固有的延時誤差； 所述兩個脈沖觸發輸出模塊(33)用于分別接收固定延時模塊的脈沖輸出，將電脈沖轉換為光脈沖，觸發第一電源和第二電源放電。
4.如權利要求1至3中任一項所述的雙腔準分子激光器放電同步控制系統，其特征在于，所述主控單元(2)包括第一單片機和第二單片機，兩個單片機之間用雙口 RAM通訊；第一單片機主要負責延時信號的輸出和延時控制算法的實現；第二單片機負責電源狀態檢測和與上位機通訊。
5.一種雙腔準分子激光器放電同步控制方法，所述激光器包括MO腔和PA腔，該MO腔和PA腔分別配有第一電源和第二電源，其特征在于，所述方法包括如下步驟: s1、分別用于采集所述MO腔和PA腔的脈沖放電信號； s2、根據所述脈沖放電信號獲得所述MO腔和PA腔之間的出光延時值； s3、所述狀態采集單元(5)用于采集所述MO腔和PA腔的狀態信息； s4、根據所述MO腔和PA腔之間的出光延時值、延時設定值和狀態采集單元(5)采集的所述狀態信息，執行閉環控制算法，獲得雙腔放電延時的更新值； s5、把來自上位機的觸發脈沖分為對應于所述雙腔放電延時的更新值的兩個脈沖輸出給所述第一電源和第二電源以觸發該二電源進行放電。
【專利摘要】本發明公開了一種雙腔準分子激光器放電同步控制系統和方法，兩個時序采集單元分別采集MO腔和PA腔的脈沖放電信號；延時測量單元根據兩個時序采集單元采集的脈沖放電信號獲得MO腔和PA腔之間的出光延時值；狀態采集單元采集MO腔和PA腔的狀態信息；主控單元根據出光延時值、延時設定值和狀態采集單元采集的狀態信息，執行閉環控制算法，獲得放電延時的更新值，并將該值送給延時輸出單元；延時輸出單元接受雙腔放電延時的更新值，同時觸發脈沖分為對應于雙腔放電延時的更新值的兩個脈沖輸出給兩個電源和第二電源以觸發放電。本發明能夠消除溫度漂移和腔內壓強的變化對電源同步放電的影響，實現雙腔放電抖動小于±5ns。
【IPC分類】H01S3-097
【公開號】CN104836102
【申請號】CN201510175072
【發明人】馬英麒, 徐向宇, 鄭凱元, 周翊, 王宇
【申請人】中國科學院光電研究院
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年4月14日