一种跳频和功率可调的激光q开关射频电源的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种激光器Q开关的驱动装置，具体地说是一种跳频和功率可调 的激光Q开关射频电源。
【背景技术】
[0002] 激光已经从一个遥不可及的高科技产品慢慢步入人们的生活当中，其应用非常广 泛，涉及科技、医学、工业、通信等多种领域。激光器中的Q开关是关掉和释放激光的重要控 制装置，是通过改变激光共振腔的Q值，来提高激光器输出功率和压缩激光脉冲的宽度。
[0003] 简单地说，激光Q开关就是一种产生脉冲激光的技术。与同样用来产生脉冲的锁 模方式相比，激光Q开关的重复率、脉冲能量和脉冲持续时间等性能指标会更好。激光Q开 关有两种实现方式，包括主动调Q和被动调Q。在主动调Q方式中，激光Q开关是外部控制 的可变衰减器，通常是由电气信号触发，典型应用就是激光激励器。
[0004] 调Q激光器常应用于那些需要高激光强度和纳秒级激光脉冲的场合中，如金属切 肖IJ、脉冲全息术、三维光学数据存储和三维微细加工等，也可以应用于测量(如距离测量）和 化学动力学研究中。
[0005] 激光Q开关驱动器是激光Q开关应用技术中的一个基础环节，为Q开关激光提供 动力支持。在现有激光驱动器中，尚无一种可满足跳频功能和高精度的激光Q开关驱动器。 【实用新型内容】
[0006] 本实用新型的目的就是提供一种跳频和功率可调的激光Q开关射频电源，以解决 现有Q开关驱动器不能实现高精度和跳频功能的问题。
[0007] 本实用新型是这样实现的：一种跳频和功率可调的激光Q开关射频电源，包括有：
[0008] 电源转换电路，分别与频率发生器、MCU控制电路、第一放大单元和第二放电单元 相接，用于为各工作单元提供所需工作电压；
[0009] 频率发生器，分别与所述电源转换电路和信号耦合电路相接，用于产生工作频 率；
[0010] MCU控制电路，与所述电源转换电路、所述频率发生器和串口通信模块相接，用于 控制频率发生器的输出频率；
[0011] 串口通信模块，与所述MCU控制电路相接，用于人工交互，以设定输出频率；
[0012] TTL信号处理电路，与信号耦合电路相接，用于输出TTL开关调制信号；
[0013] 信号耦合电路，分别与所述频率发生器、所述TTL信号处理电路和第一放大单元 相接，用于对经处理后的TTL开关调制信号与频率发生器产生的高频信号进行耦合处理；
[0014] 第一放大单元，分别与所述电源转换电路、所述信号耦合电路和滤波电路相接，用 于对耦合好的TTL包络信号进行放大处理；
[0015] 滤波电路，分别与所述第一放大单元和第二放大单元相接，用于对调制后的信号 进行优化处理；
[0016] 第二放大单元，分别与所述电源转换电路和所述滤波电路相接，用于信号放大并 向激光Q开关输出射频信号。
[0017] 所述电源转换电路是由+24V直流驱动电路与稳压电路连接组成。
[0018] 本实用新型是在24V直流电的作用下，经过系列变压，驱动频率发生器产生频率， 同时TTL高速开关信号从外部输入，频率与开关信号共同作用于信号耦合电路，输出信号 经过功率放大，即可驱动激光Q开关的通断。
[0019] 本实用新型通过人机交互的串口通信模块和MCU控制电路，即可设置跳频。
[0020] 本实用新型是一种输出功率可调并可实现跳频的激光Q开关射频电源，其输出端 与负载--即激光Q开关相连接，最终可以驱动激光Q开关的通断。
[0021] 本实用新型中的信号耦合电路对频率发生器生成的高频小信号与外部TTL调制 信号进行耦合；由第一放大单元和第二放大单元所组成的功率放大驱动模块的输出端的调 制信号速度快，具体体现在上升时间与下降时间均在IOnS以内，满足了高速TTL调制信号 的需求。在功率放大驱动模块的中间加入了一级滤波电路，取得的效果是杂波抑制从2dBm 上升到20dBm。MCU控制电路的控制精度为12位，属于高精度控制范围，可根据需要精细地 调节频率及输出功率，可根据需要通过串口通信模块对输出频率做出人工设定。功率放大 驱动模块的输出端与负载--激光Q开关相连接。
[0022] 本实用新型简化了内部结构，其结构简单，体积小，功耗小，稳定性高，调试方便， 调节范围大，可调精度高，易于控制，具有掉电保存功能，具有定制化的固定点频和小型化 的外观，便于携带和移植。本实用新型与普通的激光Q开关驱动器相比，可以根据实际需求 用一套硬件系统灵活产出多种频率，大大节省了硬件成本和人工操作成本。
[0023] 本实用新型的特点是在不特定频率下输出功率驱动激光Q开关，输出频率范围可 以达到25MHz- 3000MHz，适用于激光Q开关的各项要求，可应用于驱动不特定频率的激光 负载，其输出功率可调，谐波抑制高，上升时间可达到纳秒级，保证传统指标的情况下，部分 指标进一步优化，具有可靠性高和功耗低的特点，实现了定制化频率和功率可调的驱动，明 显优于其他同类产品的上升时间。本实用新型的实际应用不止局限于激光Q开关的驱动， 还可灵活应用于多种领域的信号驱动。
【附图说明】
[0024] 图1是本实用新型的电路结构框图。
【具体实施方式】
[0025] 如图1所示，本实用新型包括电源转换电路1、频率发生器2、MCU控制电路3、串口 通信模块4、TTL信号处理电路5、信号耦合电路6、第一放大单元8、滤波电路7和第二放大 单元9等部分。
[0026] 电源转换电路1是由+24V直流驱动电路与稳压电路连接组成，用于为各单元模块 提供所需的电压和提供电源。频率发生器2为高频小信号发生器，与信号耦合电路6的第 二输入端（IN2)相连接，用于产生工作频率。TTL信号处理电路5与信号耦合电路6的第一 输入端（INl)相连接，对输入的TTL信号进行信号优化处理。信号稱合电路6的输出端与 功率放大驱动模块的输入端相连接，用于对经处理后的TTL信号和由频率发生器2所产生 的信号两者进行耦合处理。功率放大驱动模块是由第一放大单元8和第二放大单元9组成 两级放大电路，用于对耦合好的TTL包络信号进行放大处理，并向激光Q开关输出射频驱 动信号。滤波电路7为LC滤波电路，连接在两级放大电路之间，用于优化调制后的信号，并 使谐波抑制显著减小。串口通信模块4的输出端与MCU控制电路3的输入端相接，用于人 工设定输出频率。MCU控制电路3的输出端与频率发生器2相连接，用于控制频率发生器2 的输出频率。
[0027] 本实用新型的具体工作过程如下：
[0028] 由电源转换电路1输出的24V直流电驱动频率发生器2产生工作频率，与由TTL 信号处理电路5输出的TTL高速开关信号在信号耦合电路6中耦合后，经过功率放大驱动 模块的信号放大后，驱动负载--激光Q开关的通断。
[0029] 其中，频率发生器2与MCU控制电路3相连接，可产生25MHz- 3000Mhz的工作频 率，输出幅度可达到20dBm，从根本上保证了在经过功率放大驱动模块后的输出功率足够 高，输出频率精准度〈±25ppm。经过信号耦合电路6,功率放大模块输出端的调制信号速 度快，具体体现在上升时间与下降时间均在IOn秒以内，满足高速TTL调制信号的需求。
[0030] 初次使用时，加电以后，在控制界面上设置好所需的频率和输出功率，MCU控制电 路3通过串口通信模块4接收指令后，控制频率发生器2输出相对应的工作频率，另一路指 令走向是通过MCU控制电路3的内部DAC输出精度为12位的可控模拟电压，控制输出功 率的大小。由这两个指标(频率和功率)，信号耦合电路6的INl输入端即可得到确定，此时 IN2输入端的输入信号为优化后的TTL开关信号，两者共同作用下，使信号稱合电路6输出 初步的调制信号，此信号即为激光Q开关所需的驱动信号，但这个从信号耦合电路6输出的 信号功率还不足以驱动负载，需经过放大以后才为有效信号。经过两级放大单元和滤波电 路7之后，就可得到完整的激光Q开关驱动信号。
[0031] 再次使用时，直接加电即可，不需要再与外部计算机连接设置跳频，除非有需要更 换已经设置好的频率。
[0032] 本实用新型的总体性能指标如下表所示：
【主权项】
1. 一种跳频和功率可调的激光Q开关射频电源，其特征是，包括有： 电源转换电路，分别与频率发生器、MCU控制电路、第一放大单元和第二放电单元相接， 用于为各工作单元提供所需工作电压； 频率发生器，分别与所述电源转换电路和信号耦合电路相接，用于产生工作频率； MCU控制电路，与所述电源转换电路、所述频率发生器和串口通信模块相接，用于控制 频率发生器的输出频率； 串口通信模块，与所述MCU控制电路相接，用于人工交互，以设定输出频率； TTL信号处理电路，与信号耦合电路相接，用于输出TTL开关调制信号； 信号耦合电路，分别与所述频率发生器、所述TTL信号处理电路和第一放大单元相接， 用于对经处理后的TTL开关调制信号与频率发生器产生的高频信号进行耦合处理； 第一放大单元，分别与所述电源转换电路、所述信号耦合电路和滤波电路相接，用于对 耦合好的TTL包络信号进行放大处理； 滤波电路，分别与所述第一放大单元和第二放大单元相接，用于对调制后的信号进行 优化处理； 第二放大单元，分别与所述电源转换电路和所述滤波电路相接，用于信号放大并向激 光Q开关输出射频信号。
2. 根据权利要求1所述的跳频和功率可调的激光Q开关射频电源，其特征是，所述电源 转换电路是由+24V直流驱动电路与稳压电路连接组成。
【专利摘要】本实用新型涉及一种跳频和功率可调的激光Q开关射频电源，其结构包括电源转换电路、频率发生器、MCU控制电路、串口通信模块、TTL信号处理电路、信号耦合电路、第一放大单元、滤波电路和第二放大单元等部分。本实用新型简化了内部结构，其结构简单，体积小，功耗小，稳定性高，调试方便，调节范围大，可调精度高，易于控制，具有掉电保存功能，具有定制化的固定点频和小型化的外观，便于携带和移植。本实用新型与普通的激光Q开关驱动器相比，可以根据实际需求用一套硬件系统灵活产出多种频率，大大节省了硬件成本和人工操作成本。
【IPC分类】H03K17-92, H01S3-117
【公开号】CN204315910
【申请号】CN201520014074
【发明人】周进
【申请人】天津恒通通讯有限公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月9日