[發明專利]基于FPGA的準分子激光器全固化電源的同步系統

無效

• 申請號: 201110432062.6
• 申請日: 2011-12-21
• 公開（公告）號: CN102447214A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 尹洪虎;鮑健;方曉東;梁勖;游利兵;李友布;王效順;王慶勝;趙家敏
• 申請（專利權）人: 中國科學院安徽光學精密機械研究所
• 主分類號: H01S3/09
• 分類號: H01S3/09;G05B19/04
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

????本發明涉及電子系統/嵌入式系統領域，具體涉及一種基于FPGA的準分子激光器全固化電源的同步系統。

技術背景

集成電路具有體積小、功能強、可靠性高、壽命長、成本低等優點，已廣泛應用于科技、工農業生產和人民生活的各個方面。一個國家的綜合實力在一定程度上可以通過集成電路特別是超大規模集成電路的制造能力反映出來，在這方面，我們國家高端集成電路生產設備和制造技術基本上依靠國外進口，先進生產設備和尖端的技術面臨著禁運。因此國家決定發展自己的高端芯片制造技術，國家在“十一五”、“十二五”期間部署和實施了一系列重大科技攻關項目，其中包括“核心電子器件、高端通用芯片及基礎軟件產品專項”（簡稱01專項）和“極大規模集成電路制造裝備與成套工藝專項”（簡稱02專項）。這些舉措就是要提高我國高端集成電路的研發、制造芯片生產設備的能力，打破技術受制于人的局面。

光刻是集成電路制造過程中的核心步驟，提高光刻分辨力，研發相應的光刻設備是超大規模集成電路發展的前提，對整個信息產業進步也具有重要的影響。紫外激光因其波長短、光子能量大而廣泛應用于光刻、醫療、材料制備等領域。隨著光刻對光源輸出功率和線寬控制要求的提高，單腔體結構在功率和線寬方面不能兼顧而使光源供應商尋求新的結構。MOPA（Master?Oscillator?Power?Amplifier）結構提高輸出功率并不斷改良其輸出性能。在這個結構中使用了兩個獨立的激光腔，MO腔提供后一級激光器所需的極窄線寬的優質激光脈沖，PA腔放大來自MO腔激光的能量，從而獲得線寬窄功率高的高能激光。這種結構的激光器要獲得穩定的能量輸出，兩個激光腔單元的出光時刻必須精密同步，這是因為激光脈沖能量輸出對這種同步定時極其敏感。

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發明內容

本發明的目的是提供一種擁有一套自制的同步機制，不需要CPU參與的情況下能夠完成所有的同步控制操作的基于FPGA的準分子激光器全固化電源的同步系統。

本發明采用的技術方案是：

基于FPGA的準分子激光器全固化電源的同步系統，包括有激光器、光/磁電傳感器、信號發生器、核心板、外電路板，所述核心板為FPGA運行的最小系統，所述激光器包括有PA腔、MO腔，其特征在于：所述核心板包括有NIOSⅡ處理器、按鍵去抖模塊、觸發選擇模塊、信號同步模塊、UART通信模塊、波形整形模塊，所述觸發選擇模塊為二選一觸發選擇器，所述NIOSⅡ處理器通過SPI核與信號發生器通信，所述信號發生器產生的方波信號通過內觸發方式輸入到二選一觸發選擇器的一個信號輸入端，所述二選一觸發選擇器的另一個信號輸入端連接外部觸發信號，所述二選一觸發選擇器還與NIOSⅡ處理器控制連接，所述二選一觸發選擇器輸出的標準觸發信號一分為二分別接入信號同步模塊，所述信號同步模塊包括有可預置延時模塊、粗調延時模塊、細調延時模塊、偏置模塊和控制模塊；一路標準觸發信號經過可預置延時模塊延時后，再經波形整形模塊整形后接外電路板中的隔離芯片、反相器隔離放大后輸出的信號再一分為二，第一路信號通過放大后輸出為0~15V的電信號，輸出到BNC插頭，第二路信號驅動一個光纖發射頭，輸出為光信號，所述的電信號或光信號輸入到激光器MO腔的電源，所述激光器MO腔外接有光電傳感器，所述光電傳感器依次接外電路板上的BNC插頭、比較器、隔離芯片、單穩態電路的處理后接入偏置模塊，所述偏置模塊連接FPGA的控制器模塊；另一路標準觸發信號經過粗調延時模塊和細調延時模塊延時之后，再經波形整形模塊整形后接外電路中的隔離芯片、反相器輸出的信號再一分為二，第一路信號通過放大后輸出為0~15V的電信號，輸出到BNC插頭，第二路信號驅動一個光纖發射頭，輸出為光信號，所述的電信號或光信號輸入到激光器PA腔的電源，所述激光器PA腔外接有磁電傳感器，所述磁電傳感器依次接外電路板上的BNC插頭、比較器、隔離芯片、單穩態電路的處理后接入FPGA的控制器模塊，所述控制器模塊還分別與粗調延時模塊和細調延時模塊反饋連接；所述NIOSⅡ處理器還與按鍵去抖模塊、UART通信模塊控制連接，所述按鍵去抖模塊外接用戶按鍵，所述UART通信模塊通過RS232總線與主機進行通信。

所述的基于FPGA的準分子激光器全固化電源的同步系統，其特征在于：所述的信號同步模塊、波形整形模塊、觸發選擇模塊、按鍵去抖模塊、NIOS?II處理器、UART通信模塊是使用FPGA設計完成的。