专利名称：开放式精密时序发生系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种开放式精密时序发生系统，可应用于各类固体激光装置、医疗设备、闻速电路测试等的工作时序控制。
背景技术：
目前，一般的精密时序发生系统功能固定，工作在单机模式或者数台联机模式，非开放模式，系统扩展困难，提供的精密时序信号数量有限(数十路)，不能根据实际需要实现数路精密时序信号、数十路精密时序信号、数百路精密时序信号或者数千路精密时序信号的灵活配置。
发明内容
本发明提供了一种开放式精密时序发生系统，该时序发生系统能够根据实际使用需要进行扩展或者裁减，实现数路到数万路精密时序信号的发生。本发明的开放式精密时序发生系统，包括参考时钟源、编码时钟发生器、选单控制器、光功率放大器、分光器阵列、微秒启动电光扇出器阵列、皮秒同步机阵列、纳秒同步机阵列、微秒同步机阵列、计算机远程集中控制。参考时钟源、选单控制器分别与编码时钟发生器连接；编码时钟发生器与光功率放大器连接；光功率放大器与分光器阵列连接；皮秒同步机阵列、纳秒同步机阵列分别与分光器阵列连接；选单控制器与微秒启动电光扇出器阵列连接；微秒启动电光扇出器阵列与微秒同步机阵列连接；以上单元皆与计算机远程集中控制基于以太网实现连接。所述时序发生系统还包括如下内容采用两种精密数据流来产生各类精密时序信号，一种精密数据流采用时钟及数据恢复技术实现皮秒级、纳秒级精密时序信号发生所需的时钟及触发信号的编码光传输；另一种精密数据流采用不同特定宽度的光脉冲信号代表不同的工作频率作为微秒级精密时序信号发生的启动信号；两种精密数据流的时间同步关联通过选单控制器来实现。所述时序发生系统还包括如下内容所述系统提供单次及重复频率精密时序信号发生，缺省情况下开放式精密时序发生系统输出重复频率精密时序信号，编码时钟发生器重复编码产生包含皮秒级、纳秒级重复频率精密时序启动信号的精密数据流，选单控制器根据编码时钟发生器(2)送来的IHz信号重复产生用于重复频率微秒级精密时序信号启动的特定宽度脉冲信号；
需要单次精密时序信号时，包括下列步骤
a)通过手动或者计算机控制启动单次精密时序信号发生，选单控制器立即收到一次单次启动信号；
b)选单控制器立即根据编码时钟发生器送来的IHz信号，一方面产生一次单次使能信号回送到编码时钟发生器，由编码时钟发生器编码产生一次包含皮秒级、纳秒级单次及重复频率精密时序启动信号的精密数据流，该数据流送入光功率放大器，从而启动皮秒级、纳秒级单次及重复频率精密时序信号的发生；另一方面选单控制器产生一次具有另一个特定宽度的精密脉冲信号送入微秒启动电光扇出器阵列，该精密脉冲信号通过微秒启动电光扇出器阵列扇出，送达微秒同步机阵列，微秒同步机通过提取精密脉冲信号的宽度，同时实现单次及重复频率微秒级精密时序信号的发生。
本发明的开放式精密时序发生系统具体工作方式如下
1)皮秒级、纳秒级精密时序信号的发生采用一个参考时钟源，利用该时钟源作为工作时钟编码产生时钟及触发信号的精密数据流，该数据流通过电光转换及分光器以光数据流的形式传播，通过时钟及数据恢复技术来实现时钟及触发信号的广播，分布在现场各个区域的皮秒同步机阵列、纳秒同步机阵列利用时钟及数据恢复来产生皮秒级、纳秒级精密时
序信号；
2)微秒级精密时序信号发生的时间延迟的计数采用微秒同步机内的本地时钟，微秒级精密时序信号时间延迟的启动采用选单控制器传送来的启动信号，该微秒启动信号经过微秒启动电光扇出器阵列可以扇出多路微秒启动信号，同时实现多台微秒同步机时间延迟的启动工作，以产生多路微秒级精密时序信号。3)单次及重复频率精密时序信号的发生，缺省情况下开放式精密时序发生系统输出重复频率精密时序信号，编码时钟发生器重复编码产生包含皮秒级、纳秒级重复频率精密时序启动信号的精密数据流，选单控制器根据编码时钟发生器送来的IHz信号，重复产生用于重复频率微秒级精密时序信号启动的具有一定脉冲宽度的精密脉冲信号。需要单次精密时序信号时，通过手动或者计算机远程集中控制启动单次精密时序信号发生，使选单控制器收到一次单次启动信号；选单控制器根据编码时钟发生器送来的IHz信号，一方面产生一次单次使能信号回送到编码时钟发生器，由编码时钟发生器编码产生一次包含皮秒级、纳秒级单次及重复频率精密时序启动信号的精密数据流，该数据流通过光功率放大器并分光成多路输出，分别送达皮秒同步机阵列、纳秒同步机阵列，皮秒同步机、纳秒同步机通过时钟及数据恢复提取单次及重复频率精密时序启动信号；选单控制器根据编码时钟发生器送来的IHz信号，另一方面同步产生一次另一种脉冲宽度的精密脉冲信号，该精密脉冲信号通过微秒启动电光扇出器阵列扇出，送达微秒同步机阵列，微秒同步机通过提取精密脉冲信号的宽度，同时实现单次及重复频率微秒级精密时序信号的发生。精密时序发生系统的各个组成单元，通过计算机网络进行远程控制管理，实现精密时序信号的工作频率选择，时间延迟量设定，以及脉冲宽度等的设定。整个精密时序发生系统设置简单，皮秒同步机、纳秒同步机、微秒同步机的数量可以根据使用需要进行配置，实现数路精密时序信号、数十路精密时序信号、数百路精密时序信号或者数千路精密时序信号的灵活配置。本发明的特征体现在皮秒同步机阵列、纳秒同步机阵列、微秒同步机阵列包含的皮秒同步机、纳秒同步机、微秒同步机的数量可以在数百台范围内任意数量组合。
图1开放式精密时序发生系统实施例的方框图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施例。参见图1，本发明的开放式精密时序发生系统包括参考时钟源1、编码时钟发生器
2、选单控制器7、光功率放大器3、分光器阵列4、微秒启动电光扇出器阵列8、皮秒同步机阵列5、纳秒同步机阵列6、微秒同步机阵列9、计算机远程集中控制10等。参考时钟源1、选单控制器7分别与编码时钟发生器2连接；编码时钟发生器2与光功率放大器3连接；光功率放大器3与分光器阵列4连接；皮秒同步机阵列5、纳秒同步机阵列6分别与分光器阵列4连接；选单控制器7与微秒启动电光扇出器阵列8连接；微秒启动电光扇出器阵列8与微秒同步机阵列9连接；以上单元皆与计算机远程集中控制10基于以太网实现连接。参考时钟源I产生的参考时钟送入编码时钟发生器2，在编码时钟发生器2内该参考时钟经过锁相及频率转换到155. 52MHz作为整个精密时序发生系统的工作时钟，再经过编码模块与选单控制器7的交互实现时钟和触发信号的混合编码，最终得到155. 52MHz的精密数据流，该数据流以光脉冲，经过光功率放器3及分光器阵列4，以数百路光脉冲的形式向全场广播。分布在现场各个区域的皮秒同步机阵列5、纳秒同步机阵列6，以精密数据流作为输入信号，经过光电转换、时钟和数据恢复得到时钟信号和数据信号、相关的皮秒级或者纳秒级时间延迟电路，最终得到多路皮秒级、纳秒级精密时序信号。缺省情况下开放式精密时序发生系统输出重复频率精密时序信号，编码时钟发生器2重复编码产生包含皮秒级、纳秒级重复频率精密时序启动信号的精密数据流，选单控制器7根据编码时钟发生器2送来的IHz信号，产生用于重复频率微秒级精密时序信号启动的具有特定宽度的精密脉冲信号。需要单次精密时序信号时，通过手动触发或者计算机远程集中控制10使选单控制器7收到一个单次启动信号，选单控制器7立即根据编码时钟发生器2送来的IHz信号，由选单控制器产生使能皮秒级、纳秒级单次精密时序信号发生的选单信号再回送到编码时钟发生器2，从而编码产生包含时钟、单次及重复频率皮秒级、纳秒级精密时序信号启动的精密数据流。另一方面选单控制器7根据编码时钟发生器2送来的IHz信号编码产生具有特定宽度精密脉冲信号，该精密脉冲信号同时作为微秒级精密时序信号发生的单次和重频启动信号，该精密脉冲信号送入微秒启动电光扇出器阵列8，以数百路光脉冲的形式扇出，送入分布在现场各个区域的微秒同步机阵列9，经过光电转换、单次及重复微秒启动信号提取、微秒级时间延迟电路，最终输出多路微秒级精密时序信号。整个精密时序发生系统的各个组成单元，可以通过计算机远程集中控制10，实现精密时序信号的工作频率选择，时间延迟量设定，以及脉冲宽度等的设定。该系统的特征体现在系统的开放性，全系统通过光实现连接，皮秒同步机阵列5、纳秒同步机阵列6、微秒同步机阵列9分别包含的皮秒同步机、纳秒同步机、微秒同步机的数量可以在数百台范围内任意数量组合。
权利要求
1.一种开放式精密时序发生系统，其特征在于:所述时序发生系统包括参考时钟源(I)、编码时钟发生器(2)、选单控制器(7)、光功率放大器(3)、分光器阵列(4)、微秒启动电光扇出器阵列(8)、皮秒同步机阵列(5)、纳秒同步机阵列(6)、微秒同步机阵列(9)、计算机远程集中控制(10);参考时钟源(I)、选单控制器(7)分别与编码时钟发生器(2)连接；编码时钟发生器(2)与光功率放大器(3)连接；光功率放大器(3)与分光器阵列(4)连接；皮秒同步机阵列(5)、纳秒同步机阵列(6)分别与分光器阵列(4)连接；选单控制器(7)还与微秒启动电光扇出器阵列(8)连接；微秒启动电光扇出器阵列(8)与微秒同步机阵列(9)连接；以上单元均与计算机远程集中控制(10)基于以太网实现连接。
2.根据权利要求1所述的开放式精密时序发生系统，其特征在于:所述时序发生系统还包括如下内容:采用两种精密数据流来产生各类精密时序信号，一种精密数据流采用时钟及数据恢复技术实现皮秒级、纳秒级精密时序信号发生所需的时钟及触发信号的编码光传输；另一种精密数据流采用不同特定宽度的光脉冲信号代表不同的工作频率作为微秒级精密时序信号发生的启动信号；两种精密数据流的时间同步关联通过选单控制器(7)来实现。
3.根据权利要求1所述的开放式精密时序发生系统，其特征在于:所述时序发生系统还包括如下内容:所述系统提供单次及重复频率精密时序信号发生，缺省情况下开放式精密时序发生系统输出重复频率精密时序信号，编码时钟发生器(2)重复编码产生包含皮秒级、纳秒级重复频率精密时序启动信号的精密数据流，选单控制器(7)根据编码时钟发生器(2)送来的IHz信号重复产生用于重复频率微秒级精密时序信号启动的特定宽度脉冲信号; 需要单次精密时序信号时，包括下列步骤: a)通过手动或者计算机控制启动单次精密时序信号发生，选单控制器(7)立即收到一次单次启动信号； b)选单控制器(7)立即根据编码时钟发生器(2)送来的IHz信号，一方面产生一次单次使能信号回送到编码时钟发生器(2)，由编码时钟发生器(2)编码产生一次包含皮秒级、纳秒级单次及重复频率精密时序启动信号的精密数据流，该数据流送入光功率放大器(3)，从而启动皮秒级、纳秒级单次及重复频率精密时序信号的发生；另一方面选单控制器(7)产生一次具有另一个特定宽度的精密脉冲信号送入微秒启动电光扇出器阵列(8)，该精密脉冲信号通过微秒启动电光扇出器阵列(8)扇出，送达微秒同步机阵列(9)，微秒同步机通过提取精密脉冲信号的宽度，同时实现单次及重复频率微秒级精密时序信号的发生。
全文摘要
本发明提供一种开放式精密时序发生系统，该时序发生系统的参考时钟源、选单控制器分别与编码时钟发生器连接；编码时钟发生器与光功率放大器连接；光功率放大器与分光器阵列连接；皮秒同步机阵列、纳秒同步机阵列分别与分光器阵列连接；选单控制器还与微秒启动电光扇出器阵列连接；微秒启动电光扇出器阵列与微秒同步机阵列连接；以上单元皆与计算机远程集中控制基于以太网实现连接。本发明所述系统采用两种精密数据流来产生单次及重复频率精密时序信号，全系统通过光实现连接，操作简单，可以根据实际需要进行裁剪，实现数路到数千路精密时序信号的发生。
文档编号G06F1/06GK103076841SQ20131000471
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月8日 优先权日2013年1月8日
发明者党钊, 王超, 唐菱, 陈骥, 李小群, 陈德怀, 唐军, 王建军, 李明中, 张晓璐, 汪凌芳 申请人:中国工程物理研究院激光聚变研究中心