激光单脉冲选择器的同步驱动装置制造方法及图纸

本发明专利技术是一种激光单脉冲选择器的同步驱动装置，它是由输出负电压脉冲信号的光电探测器，由可调阀值电平触发器，脉冲形成电路和脉冲放大器构成的同步触发电路，由电阻电容、主导管崩晶体管串和随动雪崩晶体管串等构成的高压毫微秒脉冲发生器和以集成化的脉冲宽度调制器为核心的连接有功率驱动器、取样反馈电路，调节电压予期值电路和低压直流电源的直流高压稳压电源四大部分组成的。这种结构的同步驱动装置使选择器具有选取单脉冲稳定可靠，选出率可达到１００％，寿命大于１０＋［７］次，抖动小于ｌｎｓ，固有延迟时间短于２０ｎｓ，灵敏度高等优点。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于激光单脉冲选择技术，用于从锁模激光振荡器的光脉冲系列中选取单一脉冲。已有技术1.专利EPA069381“带有激光束能量控制的激光装置”(“Laser device having laser beam energy control”)它的电路部分是控制激光束的能量。该装置包括两大部分一部分是脉冲控制的激光振荡器1，另一部分是具有连续波取样、单脉冲生成及脉冲重复率予置的控制电路2。其中控制电路2包括予置电路3，设置脉宽电路4、设置脉冲周期电路5、脉冲计数器6和振荡控制电路7(见图1)。该专利技术是用予置脉宽、予置脉冲周期及予置脉冲数的方式，使装置产生一个具有予期脉宽、予期脉冲周期及予期脉冲数的控制脉冲，用以控制激光振荡器，进行控制激光束的能量达到予期值。该专利技术用于激光手术刀等医疗器械的激光束能量的精确控制，而不能用于选取单脉冲。2.专利EPA0157047“控制激光二极管的方法与驱动电路”(“Method of and driver circuit for controlling a laser diode”)它是用一个驱动电路来控制激光二极管，从而控制激光器的输出。驱动电路是由开关电路(一对差分放大器)9、一对射极跟随器11、一个VMOS场效应晶体管12以及激光二极管13等组成(见图2)。数字输入信号8加到驱动电路上，通过开关电路放大后进入射极跟随器。射极跟随器的输出接VMOS场效应晶体管的栅极，从而使VMOS晶体管随数字信号电平的变化导通或截止。激光二极管与VMOS场效应晶体管串联。当VMOS场效应晶体管导通时，激光二极管输出激光，反之则无激光输出。通过改变输入信号的脉宽，可以改变和控制激光二极管的输出功率。该装置亦不能用于选取单脉冲。3.专利WO83/03927“改进的射频激光泵浦系统”(“Inproved redio frequency laser pumping system”)该专利中，改进的激光电源能够提供起动激光器所需的高电场。而在激光器运转之后，激光腔的阻抗发生变化时，该装置能够通过自动调节电路使激光腔与射频电源之间达到最佳阻抗匹配，以得到高效率的能量传输。该专利技术包括可变阻抗元件16、激光腔17、射频电源14、能感觉激光腔阻抗变化的阻抗传感元件15、半可调电容18、变容二极管A19、变容二极管B20、二极管21、谐振回路22、运算放大器23、电位器24、电感A25、穿心电容26、电感B27(见图3)。它同样不能用于选取单一脉冲。本专利技术的目的是为从锁模激光脉冲系列中选取单一脉冲的选择器专利技术一种同步驱动装置。该装置能够使选择器具有选取单脉冲稳定可靠，选出率能够达百分之百，寿命又长，抖动又小，固有延迟时间短以及灵敏度高的特点。本专利技术的驱动装置Q由光电探测器31、同步触发电路32、高压毫微秒脉冲发生器33及直流高压稳压电源34四部分组成。上述四部分是光电探测器输出的电信号57输入到同步触发电路中，同步触发电路连接于高压毫微秒脉冲发生器，高压毫微秒脉冲发生器连接到直流高压稳压电源。当锁模激光脉冲系列LPT通过起偏振棱镜28、晶体普克尔盒29和检偏振棱镜30时，因起偏振棱镜与检偏振棱镜相互正交，且晶体普克尔盒上没加电压，即处于关闭状态，因此激光束偏离光路而射到光电探测器上。光电探测器将激光脉冲系列转换成电信号加到同步触发电路上，让同步触发电路在要选出的那根单个脉冲到来之前d/2的(其中d为锁模激光脉冲系列中的两个相邻脉冲之间的时间间隔)时刻产生一个触发电脉冲TP，此电脉冲去触发高压毫微秒脉冲发生器，使它产生一个高压毫微秒电脉冲OU，其前沿将晶体普克尔盒打开，让真要选出的那根光脉冲沿光路方向输出去。当这单根光脉冲通过普克尔盒之后，高压毫微秒电脉冲的后沿立刻将晶体普克尔盒关闭。而其余的光脉冲系列(称之为舍弃脉冲系列RT)仍按原方向偏离光路而射到光电探测器上(见图4)。下面分四部分详述本专利技术的独到之处(1)驱动装置中的同步触发电路是由可调阈值电平的触发器35、脉冲形成电路36及脉冲放大器37组成。可调阈值电平的触发器与脉冲形成电路连接，脉冲形成电路连接于脉冲放大器上，同时可调阈值电平的触发器与光电探测器连接(见图5)。可调阈值电平的触发器是由比较放大器61，阈值电平调节电路60、隔直电容58及输入电阻59组成(见图8)。输入电阻一端接地，另一端与隔直电容相连，阈值电平调节电路前端与隔直电容相连，后端与比较放大器相连。当一锁模激光脉冲系列经光电探测器转变成电讯号后，通过隔直电容加到阈值电平调节电路和比较放大器的输入端。电讯号中低于阈值电平的电脉冲对比较放大器输出端的状态无影响，而高于阈值电平的那根电脉冲使比较放大器产生一个输出电脉冲62。输出的电脉冲经过脉冲形成电路的整形成为一个具有一定宽度(20-100ns)的电脉冲，再经过脉冲放大器的放大，达到所需要的幅度(1.5伏-10伏)，成为触发电脉冲。(2)高压毫微秒脉冲发生器电路如图6所示。滤波电容38与限流电阻39接于串连的主导雪崩晶体管串(以下简称主导串)TR1，TR2……TRN-1，TRN。主导串与储能电容40相连，储能电容经过串联的匹配电阻41与串联的随动雪崩晶体管串(以下简称随动串)TR1′，TR2′……TRN-1′，TRN′连接，随动串经过箝位电阻42接地，上述同步触发电路中的脉冲放大器产生的触发电脉冲经过耦合电容43加到主导串中第一只雪崩晶体管TR1上。通常主导串中第一只雪崩晶体管TR1的发射极与随动串中最后一只雪崩晶体管TRN′集电极共同接地。主导串平时加以直流高压HV，这时储能电容两端的电位差是HV。当脉冲放大器输出的触发电脉冲加到主导串中第一个雪崩晶体管上时，主导串的雪崩晶体管里即雪崩导通。储能电容左端的电位立即跳到地电位。因电容两端的电位差不能突变，所以储能电容右端电位就由原来的地电位一下子跳到负HV电位。储能电容经匹配电阻与随动串相连，随动串上此时一端接地，另一端接负HV，因此随动串也立即雪崩导通，使储能电容右端又回到了地电位。这样在输出端就得到了一个幅度为HV的负高压电脉冲，用此负高压电脉冲控制晶体普克尔盒。上述主导串与随动串中雪崩晶体管的个数N是由普克尔盒的电光晶体半波电压Vλ/2及每个雪崩晶体管的雪崩电压Va决定的，通常N＜ (Vr/2)/(Va) 。(3)直流高压稳压电源是专门为激光单脉冲选择器而设计的。以集成化的脉冲宽度调制器45为核心，它与功率驱动器46连接，功率驱动器通过脉冲变压器47与倍压整流电路48连接，倍压整流电路经过滤波电路49再接一取样反馈电路(由国定电阻50和可调电阻51串联构成)，以及高压指示电路(由定标电阻52和高压指示表53串联构成)，之后接地。取样反馈电路又反馈回来与脉冲宽度调制器相连接，脉冲宽度调制器同时还连接调节电压予期值电路(由满刻度电阻54和调节高压电位器55串联构成)以及与低压直流电源44连接，取样反馈电路与高压指示电路并联。(见图7)脉冲宽度调制器输出脉宽可调节的连续脉冲，其重复率与功率驱动器的谐振频率一致，以保证输出效率最高。连接脉冲经过功率放大器放大，由升压变压器升压，变为振幅较大的脉冲，经过倍压整流电路的四倍压整流，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光单脉冲选择器的同步驱动装置，其特征在于光电探测器输出的电信号输入到同步触发电路中，同步触发电路连接于高压毫微秒脉冲发生器，高压毫微秒脉冲发生器连接有直流高压稳压电源，其中：（１）同步触发电路是可调阈值电平的触发器与脉冲形成电路连 接，脉冲形成电路与脉冲放大器相连，同时，可调阈值电平的触发器又与光电探测器相连，（２）高压毫微秒脉冲发生器是由高压输入端经滤波电容与限流电阻连接于主导雪崩晶体管串（简称主导串），主导串串接储能电容和匹配电阻与随动雪崩晶体管串（简称随动串 ）相连，随动串通过箝位电阻接地，上述同步触发电路产生的触发电脉冲经过耦合电容加到主导串中的第一晶体管上，（３）直流高压稳压电源是以集成化的脉冲宽度调制器为核心，脉冲宽度调制器与功率驱动器连接，功率驱动器通过脉冲变压器与倍压整流电路相连， 倍压整流电路经过一滤波电路再接于并联的联样反馈电路和高压指示电路，其中取样反馈电路又反馈回来与脉冲宽度调制器连接，脉冲宽度调制器同时还连接一调节电压予期值电路以及一个低压直流电源。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：莽燕萍，张秉钧，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]