CN110265860B - 一种外触发信号衍生实现重复频率连续可调的选单激光器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种外触发信号衍生实现重复频率连续可调的选单激光器，其特征在于具体步骤如下：1）根据采集的信号送入FPGA，FPGA读取后同时输出一路信号用于驱动Q开关，延时一定时间之后输出第二路信号，第二路信号用于驱动激光器；2）第一路信号驱动Q开关，该路信号和外部信号上升沿同步；3）第一路信号输出后延时一定时间后输出第二路信号的第一个脉冲，之后根据激光器需要工作的频率段再次输出第二个脉冲，4）激光最终的输出信号的周期和第一路信号保持同步。其可以实现任意编码的脉冲输入，达到非常高精度的脉冲周期间隔控制，并且每一个激光信号与输入脉冲信号的相对延时固定不变。
Description
技术领域
本发明涉及一种外触发信号衍生实现重复频率连续可调的选单激光器，是选单激光脉冲实现外触发的方法，即利用外部触发信号控制声光Q开关时序，属于光学电子学领域。
背景技术
MOPA激光器成为现在激光器市场的一个主流产品，但是该类激光器为了避免放大时的自发辐射，重复频率都很高，而由于一些特殊的应用，很多使用者需要低重复频率输出，并且需要用自己的触发信号来控制同步，这就需要对MOPA激光器进行脉冲选单操作。高频激光输出后，让其经过一个可控制时间长短的开关门，开门时，激光器通过，关门时，激光无法通过，从而实现了脉冲选单。
选单用的器件一般采用声光Q开关或者电光Q开关，Q开关的开门时序需由激光同步触发信号提供，想要从MOPA激光器选出想要的脉冲，一般需要使用MOPA激光器的时序来控制Q开关，使用者是不能使用外部触发的，如果使用者强行想使用外部触发来控制Q开关，就会出现Q开关时序与激光器的时序不同步，如果当开门时间太短，开门时间刚好出现在两个脉冲之间，就会出现漏选的情况，从而没有激光输出。
此时很多人会想到增加开门时间，保证充足的开门时间，激光脉冲就能进入Q开门的时间段里，这意味着Q开关开门时间要大于激光器的周期，不让开门时间仅仅出现在两个脉冲之间，而是至少覆盖一个周期以上。
此种方法确实能选出脉冲，不会出现没有激光的情况，但是我们说过，由于不是同步激光的信号，使用者每次外给的Q开关门的时序都是无规则的。由于开门时间大于激光脉冲一个周期，如果开门时间的上升沿出现在第一个脉冲前，开门时间的下降延刚好出现在第二个脉冲后，不要怀疑，这种情况是有可能发生的，此时就会出现多选一个脉冲的情况，每个开门时间选出了两个脉冲。
除了上述情况外，使用激光器的同步信号来控制Q开关的开门时间还不能实现低重复频率的连续可调。比如一个10kHz的激光脉冲，每十个脉冲选一个，出来的激光脉冲频率为1KHz，每十一个选一个，激光脉冲频率909Hz，每十二个选一个，频率则为833Hz，以此类推，选出来的频率总是有间隔的，而不是连续的，这样会对使用者造成影响，一些关键的实验结果可能观测不到。
发明内容
本发明的目的在于提供一种外触发信号衍生实现重复频率连续可调的选单激光器，其实现任意编码的脉冲输入，达到非常高精度的脉冲周期间隔控制，并且能达到每一个激光信号与输入脉冲信号的相对延时固定不变。
本发明的技术方案是这样实现的：一种外触发信号衍生实现重复频率连续可调的选单激光器，采集激光器外部提供的编码信号或者频率信号；其特征在于具体步骤如下：
1、根据采集的信号送入FPGA，FPGA读取到外部信号的上升沿，同时输出一路信号用于驱动Q开关，延时一定时间之后输出第二路信号，第二路信号用于驱动激光器；
2、 第一路信号驱动Q开关，该路信号和外部信号上升沿同步，所以该路信号的重复频率和外部信号的重复频率是一致的；脉冲宽度需要设置合适。脉宽过小，将不能很好的驱动Q开关，脉宽过大，有可能会出现多个激光脉冲；
3、第二路信号驱动激光器，当第一路信号输出后，延时一定时间后输出第二路信号的第一个脉冲，之后根据激光器需要工作的频率段，假设本方案中激光器需要工作在10KHz，也即周期是100us的频率段，这就要求第二路信号输出第一个脉冲后经过100us再次输出第二个脉冲，以此类推，直到FPGA采集到下一个外部信号的上升沿，第二路信号停止；重复内容3和内容4；
4、激光最终的输出信号的周期和第一路信号保持同步，也即激光的输出频率和输入信号的频率一致；由于激光信号和第二路信号保持同步，所以激光信号和输入信号之间的延时固定。从而实现了MOPA激光器的低重复频率高精确度高稳定性的激光输出。
本发明的积极效果是利用同步衍生信号的方法实现低重复频率下激光器的输出，可以实现不同重复频率，且重复频率连续可调和不同中心波长的光脉冲输出，可以由使用者外部触发信号来控制激光器的输出频率；可以实现选单脉冲激光器的重复频率连续可调；并能通过改变不同的Q开关和激光器，实现不同中心波长低重复频率脉冲激光输出。用于军事激光雷达报警演习，雷达测距等应用。
附图说明
图1 为本发明信号衍生原理图。
图2 为本发明Q开关驱动示意图。
图3 为本发明激光器驱动示意图。
图4 为本发明激光延时控制输出示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明做进一步的描述：如图1-4所示，一种外触发信号衍生实现重复频率连续可调的选单激光器，采集激光器外部提供的编码信号或者频率信号；其特征在于具体步骤如下：
1、根据采集的信号送入FPGA，FPGA读取到外部信号的上升沿，同时输出一路信号用于驱动Q开关，延时一定时间之后输出第二路信号，第二路信号用于驱动激光器；
2、 第一路信号驱动Q开关，该路信号和外部信号上升沿同步，所以该路信号的重复频率和外部信号的重复频率是一致的；脉冲宽度需要设置合适。脉宽过小，将不能很好的驱动Q开关，脉宽过大，有可能会出现多个激光脉冲；
3、第二路信号驱动激光器，当第一路信号输出后，延时一定时间后输出第二路信号的第一个脉冲，之后根据激光器需要工作的频率段，假设本方案中激光器需要工作在10KHz，也即周期是100us的频率段，这就要求第二路信号输出第一个脉冲后经过100us再次输出第二个脉冲，以此类推，直到FPGA采集到下一个外部信号的上升沿，第二路信号停止；重复内容3和内容4；
4、激光最终的输出信号的周期和第一路信号保持同步，也即激光的输出频率和输入信号的频率一致；由于激光信号和第二路信号保持同步，所以激光信号和输入信号之间的延时固定。从而实现了MOPA激光器的低重复频率高精确度高稳定性的激光输出。
先采集使用者的频率，然后将频率的高电频占比时间调整为小于一个激光器的脉冲周期。接下来，以每个脉冲为起点，以激光器脉冲周期为间隔，开始生成相同的高电频时间间隔的触发信号，一直到下一个脉冲停止，如图1所示。由此得到两个触发信号。第一路触发信号与采集到的信号周期一样，用来去驱动Q开关，如图2。第二路信号驱动激光器，由于Q开关需要一定时间才能稳定，所以T1和T2的宽度必须合适，T3是根据激光器需要的工作频率输出的信号宽度。如图3所示，第二个信号去驱动激光器，使激光器输出高重复频率的激光输出。如图3所示，最后将激光器通过Q开关，如图4所示，此时的高频激光由于经过了Q开门时间，激光信号的周期与输入信号的周期相同，并且每一个的激光信号与外部输入信号之间延时稳定另外频率信号连续可调，可由使用者外部提供随意触发信号。
Claims (1)
1.一种外触发信号衍生实现重复频率连续可调的选单激光器，采集激光器外部提供的编码信号或者频率信号；其特征在于具体步骤如下：
1）根据采集的信号送入FPGA，FPGA读取到外部信号的上升沿，同时输出一路信号用于驱动Q开关，延时一定时间之后输出第二路信号，第二路信号用于驱动激光器；
2）第一路信号驱动Q开关，该路信号和外部信号上升沿同步，所以该路信号的重复频率和外部信号的重复频率是一致的；脉冲宽度需要设置合适；
3）第二路信号驱动激光器，当第一路信号输出后，延时一定时间后输出第二路信号的第一个脉冲，之后根据激光器需要工作的频率段，激光器需要工作在10KHz，也即周期是100us的频率段，这就要求第二路信号输出第一个脉冲后经过100us再次输出第二个脉冲，以此类推，直到FPGA采集到下一个外部信号的上升沿，第二路信号停止；重复步骤3；
4）激光最终的输出信号的周期和第一路信号保持同步，也即激光的输出频率和输入信号的频率一致；由于激光信号和第二路信号保持同步，所以激光信号和输入信号之间的延时固定。
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