Hcn激光干涉仪功率的自动控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及激光干涉仪控制系统领域，具体是一种HCN激光干涉仪功率的自动控制系统。
【背景技术】
[0002]远红外激光干涉仪已经广泛的用于托卡马克装置上检测等离子密度，而在EAST装置上用的是HCN激光干涉仪，HCN激光干涉仪用的光源是HCN激光器，这种激光器是一种气体激光器，工作气体为氮气、甲烧和氢气的混合气体最佳比例为1:1:5。激光器输出波长为337 μ m，功率约为120mW。但HCN激光器输出功率受环境温度影响比较大随着温度的变化激光器功率就会逐渐衰减。传统的处理方法是采用玻璃油套恒温系统，油套内灌有201#苯甲基硅油，硅油的温度由恒温器控制，工作温度一般在120度左右。但是缺点相当明显，比如玻璃油套的漏油问题，对激光器和实验员健康都造成损害。即便如此，实验期间实验人员仍需要每隔几个小时，进入实验现场进行功率调整，这不符合EAST托卡马克将来的实验要求。故迫切的需要更替这种处理方法，同时保证激光器输出功率稳定在高功率范围。激光干涉仪功率自动反馈控制系统就是在这种情况下建立起来的，最大的作用就是在舍弃玻璃油套恒温系统情况下，使激光干涉仪实时保持在高功率工作状态。
[0003]现有技术中，期刊SHI Nan, GAO Xiang, Far-1nfrared Laser Diagnostics inEAST, Plasma Science and Technology, Vol.13, N0.3, Jun.2011 中，史捕提出了一个自动控制系统，所使用的执行器是步进电机和螺旋测微器，但在实际应用中发现由于没有轴承等支撑部件造成螺旋测微器螺纹很快就磨损掉了，以至整个系统不能正常工作。中国核科技报告2007-06-15西南物理研究院的邓中朝，周燕等人还做了一个用杠杆和电机的控制系统。但这样调节就会使调节腔头的反射镜与谐振腔轴线存在一个摆角，这个摆角也会使HCN干涉仪功率降低。
[0004]
【发明内容】
本发明的目的是提供一种HCN激光干涉仪功率的自动控制系统，以解决现有技术托卡马克装置中HCN激光器需要现场调整功率的问题。
[0005]为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为:
HCN激光干涉仪功率的自动控制系统，其特征在于:包括HCN激光器、
检测器、CPU224XP、定位模块EM253、以太网通讯模块CP243-1，所述HCN激光器包括平面腔形式的波导型谐振腔，谐振腔中心轴线一端内设置有可沿谐振腔中心轴线移动的平面反射镜作为反射端，谐振腔反射端外安装有驱动平面反射镜移动的电动平台，谐振腔中心轴线另一端开有输出窗口，输出窗口上安装有石英晶体窗片，输出窗口内还设置有金属镍网，金属镍网与石英晶体窗片之间设置有多道相互平行且平行于金属镍网网面的钨丝，通过钨丝得到线偏振输出激光，所述谐振腔顶部两端分别垂直插接有电极，电极分别与电源连接，谐振腔底部通过管路连通至真空系统，所述检测器检测HCN激光器的出射光，所述CPU224XP与检测器连接以接收检测器输出信号，CPU224XP通过定位模块EM253与电动平台的驱动电路连接，CPU224XP还通过以太网通讯模块CP243-1与上位机通讯连接。
[0006]所述的HCN激光干涉仪功率的自动控制系统，其特征在于:所述电极分别为黄铜材料制成，电极内衬有六硼化镧。
[0007]所述的HCN激光干涉仪功率的自动控制系统，其特征在于:所述真空系统由真空栗构成，真空栗通过玻璃缓冲瓶与谐振腔内连通。
[0008]本发明系统能自动控制HCN激光干涉仪的功率，使HCN激光干涉仪稳定在高功率状态，并且可以通过上位机的控制面板远程手动调控HCN激光干涉仪的功率，无须实验人员在EAST实验期间(聚变实验不易进入)进入试验大厅调节功率，且工作稳定可靠。
【附图说明】
[0009]图1为本发明系统结构框图。
[0010]图2为本发明HCN激光器结构示意图。
[0011]图3为电动平台功率位移关系图。
[0012]图4为【具体实施方式】中控制程序流程图。
【具体实施方式】
[0013]如图1、图2所示，HCN激光干涉仪功率的自动控制系统，包括HCN激光器、检测器、CPU224XP、定位模块EM253、以太网通讯模块CP243-1，HCN激光器包括平面腔形式的波导型谐振腔1，谐振腔1中心轴线一端内设置有可沿谐振腔中心轴线移动的平面反射镜2作为反射端，谐振腔1反射端外安装有驱动平面反射镜2移动的电动平台3，谐振腔1中心轴线另一端开有输出窗口，输出窗口上安装有石英晶体窗片4，输出窗口内还设置有金属镍网5，金属镍网5与石英晶体窗片4之间设置有多道相互平行且平行于金属镍网网面的钨丝，通过钨丝得到线偏振输出激光，谐振腔1顶部两端分别垂直插接有电极61、62，电极61、62分别与电源连接，谐振腔1底部通过管路7连通至真空系统，检测器检测HCN激光器的出射光，CPU224XP与检测器连接以接收检测器输出信号，CPU224XP通过定位模块EM253与电动平台3的驱动电路连接，CPU224XP还通过以太网通讯模块CP243-1与上位机通讯连接。
[0014]电极61、62分别为黄铜材料制成，电极6内衬有六硼化镧。
[0015]真空系统由真空栗构成，真空栗通过玻璃缓冲瓶与谐振腔1内连通。
[0016]本发明中，首先HCN激光器发出激光，经光学系统到达检测器，检测器把光的功率信号转换成电压信号，然后经过CPU224XP依次传送至定位模块EM253、驱动电路至电动平台，电动平台调节HCN激光器的腔长从而改变HCN激光干涉仪的功率，这样就组成HCN激光干涉仪功率的自动反馈控制系统，此外从CPU224XP通过以太网通讯模块CP243-1与上位机通讯连接，组成了远程上位机监控系统，可以实时监控HCN激光干涉仪功率的运行情况，并生成功率随时间的曲线图。由于检测器转换生成的电压信号是交流信号好且比较小，可将检测器的电压信号依次经过电压放大器和交流转直流转化器，再传送至CPU224XP。
[0017]HCN激光器主要由以下几个部分组成:
(1)谐振腔:HCN激光器的谐振腔为波导型谐振腔，采用平面腔形式。腔的一端为镀金的平面反射镜，用电