高精度固体激光脉冲时序控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种高精度固体激光脉冲时序控制装置，包括可扩展模块、远程控制计算机和分布式手控盒。可扩展模块与远程控制计算机和分布式手控盒连接；可扩展模块包括信号采样单元、数据采集卡、本地控制计算机、延迟信号发生器和多台固体激光器。信号采样单元包括光耦合器、大芯径光纤、光开关、标准通讯光纤和快速光电管，对应多台固体激光器分别配有一个光耦合器。本实用新型专利技术实现了快速光脉冲波形计算机采集，波形稳定，提高了测量精度，便于系统扩展和工程化应用。光开关的使用使一个模块可以对多至几十路固体激光器进行时序控制，降低了成本，提高了多台固体激光器泵浦的染料激光器振放链系统的调节效率。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于一种多台脉冲固体激光器泵浦染料激光器振放链 系统中的固体激光脉冲时序控制装置，具体涉及一种多路固体激光的采 样、快速激光脉冲的计算机数据采集、处理的高精度固体激光脉冲时序 控制装置。
技术介绍
在许多
中都需要进行时序控制，尤其在国防、科研等领域， 针对不同的实际应用，其要求及需要的技术是不同的。对于开环的时序 控制只要实现延迟时间的设定和延迟信号的产生就可以了 ，对于应用中 需要实现时序监测或闭环控制的应用，还需要实现延迟时间的测量；反 馈信号的采样、数据采集和数据处理。对于开环应用，在低精度要求的场合，使用通常的数字电路就可以 实现，如单稳态电路，通过电位器就可以实现控制，在高精度应用场 合可以使用如美国Stanford Research Systems公司生产的DG535等。对于高精度闭环应用，延迟时间的测量非常关键。激光脉冲延迟时 间测量在脉冲激光测距领域应用最为广泛，在脉冲激光测距中通常采用 时钟计数的方法进行激光脉冲延迟时间的测量，分别有采用脉冲串激光 测距技术、模数转换技术、自动增益控制的自触发脉冲激光测距技术和 移相技术等以及相关的数据处理技术,来提高时间测量精度，减小测量 误差。在多台固体激光器泵浦的染料激光器振放链系统中，通常包括有一 个振荡器和几个放大器。对于脉冲激光，为了有效地进行放大，要求染 料激光脉冲和固体泵浦激光脉冲在染料放大池处，不仅在空间上要匹 配，在时间上也需要精确匹配。对于窄脉冲的场合，时间匹配要求更加 严格。这就要求多台固体激光脉冲时序关系稳定。根据固体激光器的特 性，随着环境温度的变化、工作条件(LD工作电流)的改变，在运行 中其输出激光脉冲的触发延迟(从输入触发到输出激光脉冲的时间延迟) 也会改变，同时激光脉宽也会发生变化，造成染料激光脉冲与泵浦激光 脉冲在时间上失配，降低放大效率。因此需要对激光脉冲的时序状态实 现闭环控制，尤其在连续长期运行中更为重要。在目前的应用中，通常 只采用开环的调节。在激光脉冲测距中使用的时间测量技术中， 一般都采用激光脉冲上 升沿触发高频计数，再利用返回激光脉冲的上升沿终止高频计数，从而 获得延迟时间。不管采用移相技术或者采用自动增益控制，由于激光脉冲不是理想的方波，即使测距中通常使用的激光脉冲脉宽较窄(约6ns)， 其上升沿都会引起触发误差。尤其在多台固体激光泵浦的染料激光振放 链系统的时序控制中，使用的高重频、高功率脉冲固体激光器，目前其 脉冲宽度在60ns左右，其上升沿接近30ns，通常触发误差在边沿宽度 的10%左右，因此触发误差相当大。另外，现有技术没有涉及到激光脉 冲时序的闭环控制，也未涉及到解决激光脉冲宽度变化造成的时序漂移 问题。专利技术的内容本技术是为了克服现有技术存在的缺点而提出的，目的是提供 一种多路固体激光的采样、快速激光脉冲的计算机数据采集、处理的高 精度固体激光脉冲时序控制装置。本技术的技术方案是 一种高精度固体激光脉冲时序控制装 置，包括远程控制计算机、分布式手控盒和可扩展模块。可扩展模块利 用本地控制计算机、通过RS485总线与远程控制计算机和分布式手控盒 连接；可扩展模块包括信号采样单元、数据采集卡、本地控制计算机、 延迟信号发生器和多台固体激光器；在可扩展模块中，信号采集单元通 过光电脉冲与数据采集卡连接，通过RS485总线与本地控制计算机连 接，通过多路固体激光脉冲与对应的多台固体激光器连接，数据采集卡 通过PCI总线与本地控制计算机连接，通过基准脉冲与延迟信号发生器 连接，延迟信号发生器通过触发脉冲与对应的多台固体激光器连接。信号采样单元包括光耦合器、光开关和快速光电管；其中光耦合器 通过大芯径光纤和连接器与光开关连接，光开关通过标准通讯光纤与快 速光电管连接。延迟信号发生器采用Stanford Research Systems公司生产的 DG535，光电脉冲、基准脉冲和多路触发脉冲分别采用50Q电缆传输。数据采集卡采用PCI-5124示波器卡，本地控制计算机采用工业控 制机，远程控制计算机采用普通计算机，分布式手控盒采用一片MCS-51 系列单片机W77E58，固体激光器7i 7n为高重频、调Q运行的二倍频 输出的脉冲固体激光器。本技术的有益效果利用光纤及随机重复采样技术，实现了在计算机中获得了快速光脉冲波形，较长的大芯径采样光纤的使用使采集 到的脉冲波形稳定，提高了测量精度。由于采用了模块化设计，便于系 统扩展和工程化应用。光开关的使用使一个模块可以对多至几十路固体 激光器进行时序控制，降低了成本。分布式手控盒可以大大提高多台固 体激光器泵浦的染料激光器振放链系统的调节效率。附图说明图1是本技术高精度固体激光脉冲时序控制装置组成框图； 图2是本技术高精度固体激光脉冲时序控制装置中的信号采 样单元组成示意图。糾1 3信号采样单元本地控制计算机 分布式手控盒 -7 固体激光器 PCI总线 GPIB总线 、13n触发脉冲 可扩展模块 28大芯径光纤7广91113!15数据采集卡 远程控制计算机 延迟信号发生器 光电脉冲2 4 6 810 RS485总线 12基准脉冲 l+ 1《固体激光脉冲 21光耦合器 29光开关 31快速光电管30标准通讯光纤 32、 33、 34 FC光纤连接器具体实施方式下面参照附图和实施例对本技术的高精度固体激光脉冲时序 控制装置进行详细说明-如图l所示， 一种高精度固体激光脉冲时序控制装置，包括可扩展 模块15、远程控制计算机4和分布式手控盒5。可扩展模块15包括信 号采样单元1、数据采集卡2、本地控制计算机3、延迟信号发生器6 和多台固体激光器7i、 72……7n，其中n表示几台、甚至几十台以上的 固体激光器。可扩展模块15利用本地控制计算机3，通过RS485总线10与远程 控制计算机4和分布式手控盒5连接。在可扩展模块15中，信号采集 单元1通过光电脉冲8与数据采集卡2连接，通过RS485总线10与本 地控制计算机3连接，通过多路固体激光脉冲l+ 14n与对应的多台固体激光器77n连接，数据采集卡2通过PCI总线9与本地控制计算 机3连接，通过基准脉冲12与延迟信号发生器6连接，延迟信号发生 器6通过触发脉冲13, 13n与对应的多台固体激光器7i 7n连接。延迟信号发生器6采用Stanford Research Systems公司生产的 DG535，光电脉冲8、基准脉冲1)和多路触发脉冲13, 13n分别采用 50Q电缆传输。如图2所示，信号采样单元1包括光耦合器21、光开关29和快速 光电管31;其中光耦合器21通过大芯径光纤28和FC光纤连接器32、 33与光开关29连接，光开关29通过标准通讯光纤30和FC光纤连接 器34与快速光电管31连接。对应多台固体激光器7i 7n分别设置有一个光耦合器21。 光耦合器21包括分光镜22、测量激光23、全反镜24、可调衰减 器25、吸收型衰减器26和耦合透镜27。光开关29包括光开关内部光 纤35。下面，以其中一个固体激光器7i为例，对信号采样单元1的构成和 工作过程作进一步的说明光耦合器21中分光镜22从固体激光脉冲14中分出测量激光23(约 l瓦)，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高精度固体激光脉冲时序控制装置，包括远程控制计算机（４）和分布式手控盒（５），其特征在于：还包括可扩展模块（１５），可扩展模块（１５）利用本地控制计算机（３）、通过ＲＳ４８５总线（１０）与远程控制计算机（４）和分布式手控盒（５）连接；可扩展模块（１５）包括信号采样单元（１）、数据采集卡（２）、本地控制计算机（３）、延迟信号发生器（６）和多台固体激光器（７↓［１］～７↓［ｎ］）；在可扩展模块（１５）中，信号采集单元（１）通过光电脉冲（８）与数据采集卡（２）连接，通过ＲＳ４８５总线（１０）与本地控制计算机（３）连接，通过多路固体激光脉冲（１４↓［１］～１４↓［ｎ］）与对应的多台固体激光器（７↓［１］～７↓［ｎ］）连接，数据采集卡（２）通过ＰＣＩ总线（９）与本地控制计算机（３）连接，通过基准脉冲（１２）与延迟信号发生器（６）连接，延迟信号发生器（６）通过触发脉冲（１３↓［１］～１３↓［ｎ］）与对应的多台固体激光器（７↓［１］～７↓［ｎ］）连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谈小虎，张云兴，张晓卫，但勇军，陈志理，
申请(专利权)人：核工业理化工程研究院，
类型：实用新型
国别省市：12[中国|天津]