单片机控制下的TEA CO_2激光器快速调谐系统研究

提出了一种新型的单片机控制下的TEACO2 激光器快速光栅调谐系统 ,介绍了调谐触发系统的设计、红外零位光电传感器的原理、步进电机的控制、控制软件的设计及实验研究。这是一种简单、实用的开环控制系统。     

小型TEA CO2激光器的快速调谐技术研究

报道了两种快速调谐技术的研究-6面转镜+固定光栅法和高频步进电机驱动光栅法.实验表明,高频步进电机法优于转镜法.实验得到激光器的一级调谐输出谱线50余条,激光输出能量(30～100)mJ.在单台CO2激光器上实现快速调谐输出波长不同的激光脉冲,其时间间隔达到≤10ms.     

单片机控制的调谐滤波器系统

提出了一个由单片机控制的调谐滤波器测试控制系统,提出了测试控制系统的总体设计方案,对系统的测试及控制的硬件电路以及软件功能作了比较详细的描述与分析。该测试控制系统合理地利用了8031单片机定时、中断以及位操作等功能,实现了单片机对电可调滤波器的测试及控制。另外对使用的新器件也作了知识性的介绍。     

快速调谐小型TEA CO2激光器的实验研究

报道了可用于ＣＯ２激光差分吸收雷达光源的一小型快调谐ＴＥＡＣＯ２激光器,调谐机构由单片机控制搞频步进电机、衍射光栅、触发控制器组成。在谐振腔长５００ｍｍ、脉冲重复率２０Ｈｚ的ＴＥＡＣＯ２激光器中,实验得到零级输出谱线四十一条,一级输出一十条,每脉冲输出能量－２０ｍＪ。     

可调谐TEA CO2激光器技术

近年发展起来的激光差分吸收雷达用于遥测大气污染状况,可获得大气污染物浓度的时空分布,这对了解大气污染的分布实况、寻找主要大气污染来源、防治大气污染等均有很重要的价值.TEACO2激光器工作在9～μM的红外波段,大部分大气污染物和化学物质的特征吸收谱都在此波段内.高重复率可调谐的.TEACO2激光器的研制已成为C02激光差分吸收雷达的关键技术.差分吸收雷达从探测方式上可分为相干探测和直接探测方式,其中直接探测方式又可分为后向地物反射方式和距离分辨方式.早期,由于单台激光器快调谐问题尚未解决,一般都采用多台波长固定的CO2激光器组合使用.随着快速调谐技术的发展,差分吸收雷达系统开始采用单台CO2激光发射器.这就使差分吸收雷达系统更加趋于小型化和实用化.利用符合TEA CO2激光器内多种激光混合气体组分的五温度、六温度模型速率方程理论,详细分析了TEACO2激光器的动力学过程,确定激光谐振腔初始条件后,计算了激光器的各种输出特性.激光器输出脉冲参数如峰值功率、粒子数反转、光强、激光能量等均为时间的函数,并且随着输入参数(气压、温度、耦合输出镜反射率等)的不同而作相应的变化.根据理论计算结果,设计研制了两台高重频快调谐TEA CO2激光器,分别采用高频步进电机驱动光栅和扫描振镜+光栅的技术方案实现了激光的快调谐输出.设计了小型化高重复率可调谐的TEA CO2激光器,激光谐振腔长55 cm,采用高频步进电机驱动光栅法,预电离方式为表面电晕紫外预电离,实验得到激光器的一级调谐输出谱线50余条,激光脉冲输出能量30～100 J,峰值功率0.3～1w,谱线分布于9R、9P、10R、10P四个谱区.单片机控制在单台CO2激光器上实现快速调谐输出波长不同的激光脉冲,不同谱线的输出时间间隔约10ms.采用扫描振镜+光栅的调谐技术,又研制了一种双通道放电激励折叠腔.TEA CO2激光器.详细分析了折叠腔TEACO2激光器的结构及其设计特点,谐振腔长约120 cm,影响气体快放电过程的各种因素,如储能电容与峰值电容的比值、工作气压、充放电电感及输入电压的范围等进行了实验研究,确定了充放电谐振回路的最佳参数,实现了双通道的稳定辉光放电.对激光器输出能量与激励电压、混合气体工作气压等参数的关系进行了实验研究,得到激光器自由振荡最大输出能量约为722 mJ.工控机程序控制扫描振镜+光栅的偏转角度,实现了激光的可调谐输出.激光器脉冲重复频率可达到100 Hz,实验得到一级调谐输出谱线80条.强支谱线如10P(20)、9P(18)支输出能量约400 mJ,弱支谱线如10P(48)、9P(42)支谱线能量约100 mJ.经测量,弱支谱线的远场发散角水平方向和垂直方向均为1.21 mrad,约为2倍衍射极限.实现了任意波长两条谱线在10 ms时间内快速切换输出.     

基于单片机控制的步进电机曲线运动模型的设计

步进电机是将电信号转换成角位移或线位移的装置,由于步进电机在速度和位置上的控制优势,使得由步进电机控制的切割机床等生产机床能够更加准确和便捷的完成任务,使得生产能够更快更好的满足市场的需求。单片机做为一种嵌入式的控制芯片,要比PLC更加高效、易懂,也更加的节约成本,使得操作更加简单。本文采用89C51单片机完成对步进电机的控制,使两个步进电机控制的切割点在一个固定的平面内做曲线运动,通过光电编码器反馈角位移信号给单片机控制端,并分析步进电机的加减速曲线控制,设计了基于单片机的步进电机平面切割模型。     

用单片机实现对步进电机的控制

主要介绍用单片机实现对步进电机的速度、方向、工作时间的控制及其主要程序框图；同时也较详细地介绍了恒频脉冲调宽细分驱动电路工作原理。     

光栅调谐TEA CO2激光器谐振腔自动调整系统

为高能量高重复频率光栅调谐TEA CO2激光器设计了一种谐振腔自动调整系统,实现了计算机自动控制下的光斑采集、光斑图像分析和光栅位置调整.介绍了系统构建与开发该系统软件中的关键技术.通过对脉冲光斑图像采集机理的研究,给出了一种由计算机在图像采集过程中同步触发激光器的方法,从而只采集一场数据即能稳定地捕获到完整、清晰的单脉冲CO2激光光斑图像,采集时间小于100ms.     

二维振镜调谐TEA CO2激光器

报道一种快速调谐TEA CO2激光器。该激光器采取紧凑式Ernst电极,火花阵列放电紫外预电离方式,采用二维振镜扫描衍射光栅的方案实现了激光的调谐输出。激光器可输出谱线75支,其中55支谱线输出能量超过1 J,当激光器高重复频率运转时,10P(20)谱线基模能量大于300 mJ,脉冲宽度约为70 ns。这种激光器可以在10 ms内实现9.2~10.8μm范围内任意两条谱线的调谐输出。     

利用单片机控制步进电机提高精度的研究

以单片机为核心，介绍了控制步进电机在应用中如何提高其在定位、移动和复位等的控制精度，详尽地分析和阐述了提高控制精度的方法以及在具体应用中控制效果，实验结果表明其控制精度有显著提高。     

高功率TEA CO2激光器控制系统设计

随着高功率TEA CO2激光器技术的快速发展,及其在工业加工、科学研究、航空航天等领域的广泛应用,对其自身控制系统也提出了更高的性能要求。针对所研制的高功率TEA CO2激光器,设计了一种基于DSP数字信号处理器技术的控制系统,分别从硬件、软件两方面对控制系统的核心单元做了详细的介绍;为了克服激光器在工作过程中产生的强电磁干扰,对控制系统采取了屏蔽箱体结构、电源滤波、安全接地、数字滤波、关键数据存储自恢复、抗复位干扰等设计。经过激光器长时间运行试验,控制系统工作稳定、可靠,控制响应速度快,同时满足了抗强电磁干扰的设计要求,具有很好的实用和推广价值。     

大功率脉冲TEA CO2激光器控制系统设计

大功率脉冲TEA CO₂激光器不仅设备复杂,而且具有高电压、高激光功率、强电磁干扰的特点。本文采用工控机、可编程控制器和触摸屏,设计并实现了两级分布式大功率脉冲TEA CO₂激光器控制系统。详细阐述了系统硬件和软件的设计方案及实施过程。实际应用表明,该控制系统工作稳定可靠,具有较好的实际应用价值。     

Intermodal tuning behavior of an etalon-tuned three-mirror TEA CO2 laser

The detailed tuning behavior within a single ro-vibrational line of a TEA CO₂ laser was studied by using a wedged etalon and a pyroelectric array. The fine tuning of the laser was performed by using a temperature controlled etalon inside a three-mirror resonator. As the laser wavelength was scanned at a constant rate, single-longitudinal-mode pulses were observed ~82% of the time. Two-mode operation occurred over a narrow tuning range near the midpoint between successive cavity modes. The detailed structure of the staircase-like mode-to-mode tuning curve and the corresponding output intensity variations are explained using a simple theoretical model     

TEA序列带CO2激光器的实验研究

Using an in－cavity hot CO₂ cell that is shorter than a TEA CO₂ discharge length,conversion characteristic of a TEA CO₂ laser operating on sequence bands is studed.Choosing proper operation conditions,output can be attained on more than 40 sequence lines and the output energy per pulse exceeds 1J on more than 10 lines.     

激光检测系统的微尺寸测量和控制

本文介绍了激光检测系统中实现微尺寸检测和控制的方法,该系统利用微处理控制,由专用芯片驱动混合式步进电机控制十字型位移光学导轨,采用电流细分技术实现微尺寸的高精度检测。     

谱线宽度小于100兆赫的TEACO_2激光器的研究

激光器采用火花预电离。26对不锈钢针组成的火花隙分列在电极的两旁,电极材料为硬铝,极间距离3.5厘米,内充700托CO_2、He、Ne混合气体,可以在较长的时间内稳定放电。低压纵向CO_2管有效放电长度105厘米,窗口材料为锗,内充低于5托的He、CO_2、Ne三种混合气体,腔长L=2.5米,内加小孔光栅,选取单横模。     

TEACO_2激光器主动锁模的实验研究

利用一米长光预电离 TEA CO_2激光器,腔内置一布氏角声光调制器做损耗元件,进行锁模实验研究。叙述了设计考虑、实验装置及测试结果。     

TEA CO_2激光器光栅调谐选支技术研究

介绍了光栅调谐原理,分析了闪耀光栅性能和选择了光栅参数;设计了TEA CO2激光器光栅调谐选支系统,对可调谐选支输出控制系统的软、硬件进行了设计开发;实验表明,研制的TEACO2激光器光栅调谐选支系统,可精准、快速地实现光栅选支谱线输出。