[實用新型]高精度固體激光脈沖時序控制裝置

有效

• 申請號: 200720097136.4
• 申請日: 2007-08-20
• 公開（公告）號: CN201072498Y
• 公開（公告）日: 2008-06-11
• 發明（設計）人: 談小虎;張云興;張曉衛;但勇軍;陳志理
• 申請（專利權）人: 核工業理化工程研究院
• 主分類號: G05B19/02
• 分類號: G05B19/02;G05B19/418;H01S5/00;H01S3/00;G01S17/08;G02B6/42;G02B6/26
• 代理公司: 天津市宗欣專利商標代理有限公司
• 代理人: 胡恩河

技術領域

本實用新型屬于一種多臺脈沖固體激光器泵浦染料激光器振放鏈系統中的固體激光脈沖時序控制裝置，具體涉及一種多路固體激光的采樣、快速激光脈沖的計算機數據采集、處理的高精度固體激光脈沖時序控制裝置。

背景技術

在許多技術領域中都需要進行時序控制，尤其在國防、科研等領域，針對不同的實際應用，其要求及需要的技術是不同的。對于開環的時序控制只要實現延遲時間的設定和延遲信號的產生就可以了，對于應用中需要實現時序監測或閉環控制的應用，還需要實現延遲時間的測量；反饋信號的采樣、數據采集和數據處理。

對于開環應用，在低精度要求的場合，使用通常的數字電路就可以實現，如：單穩態電路，通過電位器就可以實現控制，在高精度應用場合可以使用如美國Stanford?Research?Systems公司生產的DG535等。

對于高精度閉環應用，延遲時間的測量非常關鍵。激光脈沖延遲時間測量在脈沖激光測距領域應用最為廣泛，在脈沖激光測距中通常采用時鐘計數的方法進行激光脈沖延遲時間的測量，分別有采用脈沖串激光測距技術、模數轉換技術、自動增益控制的自觸發脈沖激光測距技術和移相技術等以及相關的數據處理技術，來提高時間測量精度，減小測量誤差。

在多臺固體激光器泵浦的染料激光器振放鏈系統中，通常包括有一個振蕩器和幾個放大器。對于脈沖激光，為了有效地進行放大，要求染料激光脈沖和固體泵浦激光脈沖在染料放大池處，不僅在空間上要匹配，在時間上也需要精確匹配。對于窄脈沖的場合，時間匹配要求更加嚴格。這就要求多臺固體激光脈沖時序關系穩定。根據固體激光器的特性，隨著環境溫度的變化、工作條件(LD工作電流)的改變，在運行中其輸出激光脈沖的觸發延遲(從輸入觸發到輸出激光脈沖的時間延遲)也會改變，同時激光脈寬也會發生變化，造成染料激光脈沖與泵浦激光脈沖在時間上失配，降低放大效率。因此需要對激光脈沖的時序狀態實現閉環控制，尤其在連續長期運行中更為重要。在目前的應用中，通常只采用開環的調節。

在激光脈沖測距中使用的時間測量技術中，一般都采用激光脈沖上升沿觸發高頻計數，再利用返回激光脈沖的上升沿終止高頻計數，從而獲得延遲時間。不管采用移相技術或者采用自動增益控制，由于激光脈沖不是理想的方波，即使測距中通常使用的激光脈沖脈寬較窄(約6ns)，其上升沿都會引起觸發誤差。尤其在多臺固體激光泵浦的染料激光振放鏈系統的時序控制中，使用的高重頻、高功率脈沖固體激光器，目前其脈沖寬度在60ns左右，其上升沿接近30ns，通常觸發誤差在邊沿寬度的10％左右，因此觸發誤差相當大。另外，現有技術沒有涉及到激光脈沖時序的閉環控制，也未涉及到解決激光脈沖寬度變化造成的時序漂移問題。

發明的內容

本實用新型是為了克服現有技術存在的缺點而提出的，目的是提供一種多路固體激光的采樣、快速激光脈沖的計算機數據采集、處理的高精度固體激光脈沖時序控制裝置。

本實用新型的技術方案是：一種高精度固體激光脈沖時序控制裝置，包括遠程控制計算機、分布式手控盒和可擴展模塊。可擴展模塊利用本地控制計算機、通過RS485總線與遠程控制計算機和分布式手控盒連接；可擴展模塊包括信號采樣單元、數據采集卡、本地控制計算機、延遲信號發生器和多臺固體激光器；在可擴展模塊中，信號采集單元通過光電脈沖與數據采集卡連接，通過RS485總線與本地控制計算機連接，通過多路固體激光脈沖與對應的多臺固體激光器連接，數據采集卡通過PCI總線與本地控制計算機連接，通過基準脈沖與延遲信號發生器連接，延遲信號發生器通過觸發脈沖與對應的多臺固體激光器連接。

信號采樣單元包括光耦合器、光開關和快速光電管；其中光耦合器通過大芯徑光纖和連接器與光開關連接，光開關通過標準通訊光纖與快速光電管連接。

延遲信號發生器采用Stanford?Research?Systems公司生產的DG535，光電脈沖、基準脈沖和多路觸發脈沖分別采用50Ω電纜傳輸。

數據采集卡采用PCI-5124示波器卡，本地控制計算機采用工業控制機，遠程控制計算機采用普通計算機，分布式手控盒采用一片MCS-51系列單片機W77E58，固體激光器7₁～7_n為高重頻、調Q運行的二倍頻輸出的脈沖固體激光器。