电压电容耦合方式。当采用光电二极管的方式时，因为出光脉冲信号和放电信号之间没有抖动，所以米集的放电信号可以反映MO腔和PA腔的光脉冲之间的时间延时。
[0032]图2是延时测量单元I原理框图。如图2所示，延时测量单元I包括:阻抗匹配模块11、积分和前置放大模块12、延时测量模块13和延时输出模块14。阻抗匹配模块11通过阻抗50欧姆的同轴线电缆接收来自两个时序采集单元4a和4b采集的脉冲放电信号，两个脉冲信号峰峰值小于20V，脉冲上升沿小于100ns。放电信号下降沿小于100ns，要先经过阻抗匹配模块11进行阻抗匹配以保证信号完整性和避免信号有较大的衰减。积分和前置放大模块12对信号进行积分和放大，得到两路标准的脉冲方波信号，并将两路脉冲信号输出到专门的延时测量模块13。延时测量模块13通过高精度专业的延时测量芯片测量积分和前置放大模块12输出的两路脉冲方波信号的延时值，即MO和PA腔实际的放电延时，然后将放电延时值用串口传给延时输出模块14。延时输出模块14用于将采集到两路脉冲的延时值通过总线输出给主控单元2。
[0033]主控单元2采集两路脉冲的实际延时值，进行处理后输出修正后的脉冲延时值。
[0034]图3是主控单元2的控制算法的逻辑示意图。如图3所示，Ti为第i次放电延时检测单元采集到的放电延时值。Ttl为每次放电延时的设定值。每次放电都计算出放电的实际延时和设定值之差I T1-T01，即放电抖动偏移量。△ τ为设定抖动范围允许的最大偏移量值。如果IT1-TcJ < ΔΤ则认为放电抖动在可承受的偏移量之内，则直接将Ti输出；如果
T1-T0 > Λ T则认为本次放电抖动超过可允许的偏移量，则通过算法调整Ti值的输出。在一种【具体实施方式】中，针对4kHz双腔放电同步问题，每次放电都要严格控制抖动范围。且每次放电间隔只有250 μ S，间隔内要完成信号的采集，运算和输出。所以在算法控制单元尽量要求算法精简，以节省运算时间。结合算法调整后的延时值和状态采集单元采集到的温度和激光器腔内压强值，得到最终的延时输出值。通过并口把最终延时输出值输送给延时输出单元。
[0035]图4为延时输出单元3原理图，延时输出单元3是同步模块重要组成部分之一。由于制造工艺的差别，不同激光器两个腔放电的固有延时是不同的，这一差异大约有100-300nso延时输出单元实现脉冲延时既要有较大的动态范围。另一方面，两个腔放电抖动又要在±5ns之内，所以又要求延时输出单元要有较高的输出分辨率(低于Ins)。
[0036]本发明提出延时输出单元包括一个可编程延时模块(31)、两个固定延时模块
(32)和两个脉冲触发输出模块；所述可编程延时模块(31)通过串口接收主控单元更新的延时值(延时值为八位二进制码)，输出两个更新后延时值的两个脉冲信号，然后分别将其传送到所述两个固定延时模块；；所述两个固定延时模块(32)用于修正由于双腔系统固有的延时误差，系统固有延时误差一般为± 10ns至±200ns。可编程延时模块也可以修正固有延时误差，但是在可编程模块输出分辨率为0.25ns时，动态范围只有64ns，此时必须由固定延时模块来修正。所述两个脉冲触发输出模块33用于分别接收固定延时模块的脉冲输出，将电脉冲转换为光脉冲，通过光纤触发第一电源和第二电源放电。一方面，采用固定延时模块32满足延时输出单元较大动态范围的要求；另一方面，采用可编程延时模块31来满足高分辨率输出的要求。主控单元2控制延时指令并行传输到可编程延时模块31内设定两路输出脉冲修正后的两路电源触发延时值。最后这两路脉冲触发电源，完成时序修正后的电源放电。
[0037]图5给出本发明的一个具体实施例的结构示意图。如图5所示，上位机采用普通PC机，由于本电路对控制实时性要求较高，主控单元采用两个单片机，单片机之间用双口 RAM通讯。第一单片机主要负责延时信号的输出和延时控制算法的实现。第二单片机负责电源状态检测和与上位机通讯。上位机输出触发信号(1-4KHZ的脉冲)，触发可编程芯片输出两路脉冲。两路脉冲延时由第一单片机控制。两路延时分别经过固定延时线后，触发激光器电源输出两路激光。两路激光实际的信号延时由恒比定时电路和延时采集芯片采集，实际延时返回到第二单片机控制器经控制算法调整后给出新的调整值，输出到可编程芯片，完成控制闭环。另外，电源的状态信号如温度，电压等由AD芯片采集送到单片机。同步控制电路是高频信号电路，该电路又位于放电腔放电的高压干扰中，所以同步电路板应安装在具有屏蔽效果的机箱内，电源采用DC-DC隔离电源。
[0038]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种双腔准分子激光器放电同步控制系统，所述激光器包括MO腔和PA腔，该MO腔和PA腔分别配有第一电源和第二电源，其特征在于，所述系统包括延时测量单元(1)、主控单元(2、)延时输出单元(3)、第一时序采集单元(4a)、第二时序采集单元(4b)和状态采集单元(5)，其中， 所述第一时序采集单元(4a)和第二时序采集单元(4b)分别用于采集所述MO腔和PA腔的脉冲放电信号； 所述延时测量单元(I)根据所述第一时序采集单元(4a)和第二时序采集单元(4b)采集的脉冲放电信号获得所述MO腔和PA腔之间的出光延时值； 所述状态采集单元(5)用于采集所述MO腔和PA腔的状态信息； 所述主控单元(2)用于根据所述MO腔和PA腔之间的实际采集的出光延时值、延时设定值和状态米集单兀(5)米集的所述状态?目息，执行闭环控制算法，获得双腔放电延时的更新值，并将该值送给所述延时输出单元(3)； 所述延时输出单元(3)用于接受所述主控单元(2)送来的所述双腔放电延时的更新值，同时把来自上位机的触发脉冲分为对应于所述双腔放电延时的更新值的两个脉冲输出给所述第一电源和第二电源以触发该二电源进行放电。
2.如权利要求1所述的双腔准分子激光器放电同步控制系统，其特征在于，所述延时测量单元(I)包括阻抗匹配模块(11)、积分和前置放大模块(12)、延时测量模块(13)和延时输出模块(14)， 所述阻抗匹配模块(11)接收所述第一时序采集单元(4a)和第二时序采集单元(4b)采集的脉冲放电信号，用于进行阻抗匹配以保证信号完整性和避免信号的衰减； 所述积分和前置放大模块(12)用于对信号进行积分和放大，得到两路标准的脉冲方波信号，并输出到所述延时测量模块(13); 延时测量模块(13)用于测量所述积分和前置放大模块(12)输出的两路脉冲方波信号的延时值，然后将该延时值传送给所述延时输出模块(14); 所述延时输出模块(14)用于将所述延时值输出给所述主控单元2。
3.如权利要求2所述的双腔准分子激光器放电同步控制系统，其特征在于，所述延时输出单元(3)包括一个可编程延时模块(31)、两个固定延时模块(32)和两个脉冲触发输出丰吴块； 所述可编程延时模块(31)通过串口接收主控单元更新的延时值并输出两个更新后延时值的两个脉冲信号，然后分别将其传送到所述两个固定延时模块； 所述两个固定延时模块(32)用于修正双腔系统固有的延时误差； 所述两个脉冲触发输出模块(33)用于分别接收固定延时模块的脉冲输出，将电脉冲转换为光脉冲，触发第一电源和第二电源放电。
4.如权利要求1至3中任一项所述的双腔准分子激光器放电同步控制系统，其特征在于，所述主控单元(2)包括第一单片机和第二单片机，两个单片机之间用双口 RAM通讯；第一单片机主要负责延时信号的输出和延时控制算法的实现；第二单片机负责电源状态检测和与上位机通讯。
5.一种双腔准分子激光器放电同步控制方法，所述激光器包括MO腔和PA腔，该MO腔和PA腔分别配有第一电源和第二电源，其特征在于，所述方法包括如下步骤: s1、分别用于采集所述MO腔和PA腔的脉冲放电信号； s2、根据所述脉冲放电信号获得所述MO腔和PA腔之间的出光延时值； s3、所述状态采集单元(5)用于采集所述MO腔和PA腔的状态信息； s4、根据所述MO腔和PA腔之间的出光延时值、延时设定值和状态采集单元(5)采集的所述状态信息，执行闭环控制算法，获得双腔放电延时的更新值； s5、把来自上位机的触发脉冲分为对应于所述双腔放电延时的更新值的两个脉冲输出给所述第一电源和第二电源以触发该二电源进行放电。
【专利摘要】本发明公开了一种双腔准分子激光器放电同步控制系统和方法，两个时序采集单元分别采集MO腔和PA腔的脉冲放电信号；延时测量单元根据两个时序采集单元采集的脉冲放电信号获得MO腔和PA腔之间的出光延时值；状态采集单元采集MO腔和PA腔的状态信息；主控单元根据出光延时值、延时设定值和状态采集单元采集的状态信息，执行闭环控制算法，获得放电延时的更新值，并将该值送给延时输出单元；延时输出单元接受双腔放电延时的更新值，同时触发脉冲分为对应于双腔放电延时的更新值的两个脉冲输出给两个电源和第二电源以触发放电。本发明能够消除温度漂移和腔内压强的变化对电源同步放电的影响，实现双腔放电抖动小于±5ns。
【IPC分类】H01S3-097
【公开号】CN104836102
【申请号】CN201510175072
【发明人】马英麒, 徐向宇, 郑凯元, 周翊, 王宇
【申请人】中国科学院光电研究院
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年4月14日